国家自然科学基金(50976077)
- 作品数：12 被引量：83H指数：6
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- 高比率冷EGR与进气富氧对柴油机燃烧及排放特性的影响被引量：19
- 2011年
- 对普通增压中冷柴油机,采用富氧进气与高比率冷EGR相结合的技术,实现缸内富氧燃烧。未经优化的情况下使用富氧燃烧,NO排放随氧浓度的上升而大幅增加。富氧进气与高比率冷EGR相结合,可以显著降低碳烟的排放并抑制NO的过度增长,同时保证发动机的燃烧热效率和输出功率不降低。将不同浓度的氧气、EGR废气及空气三者充分混合,冷却后引入气缸参与燃烧;调整掺氧浓度和EGR率,考察发动机在各种掺比下的燃烧及排放特性。试验结果表明：在1 600 r/min全负荷工况,进气内通入20%-30%的EGR废气及23%的氧气,可有效抑制NO及碳烟排放,并能保证发动机具有良好的动力性。
- 张韦舒歌群韩睿张祚毕克刚
- 关键词：柴油机冷EGR富氧进气燃烧特性排放特性
- 混合气的氧燃比和温度对富氧燃烧柴油机PAH、碳烟和NO_x排放和燃烧路径的影响被引量：11
- 2012年
- 构建了包含PAH和NOx反应的正庚烷氧化反应动力学详细组合模型,并对其进行了验证.以该组合模型为基础,开展了混合气的氧燃比(R)和温度(T)对富氧燃烧柴油机排放和燃烧路径影响的理论计算工作.结果表明,所构建的组合模型是可信的,可以用来对柴油机的燃烧和排放特性进行预测.富氧燃烧柴油机有害排放物PAH、碳烟和NOx受混合气的氧燃比和温度的影响显著,其生成规律在R-T图中呈"半岛"型分布.在R-T图中,富氧柴油机的燃烧路径有别于传统柴油机,导致其PAH和碳烟排放降低,而NOx排放增加.最后,为了降低富氧燃烧柴油机的NOx排放,提出了两种富氧燃烧路径的控制策略.
- 舒歌群赵伟张韦徐彪
- 关键词：富氧燃烧柴油机温度多环芳香烃碳烟
- 柴油机燃烧生成芳香烃、碳烟及NO_x的化学动力学研究被引量：5
- 2012年
- 在LLNL详细正庚烷氧化反应模型基础上,将苯(A1)和多环芳香烃(A2、A3、A4)的详细反应机理和NOx的生成机理加入其中形成了一个包含芳香烃和NOx的正庚烷氧化反应组合模型,并通过激波管试验验证了该组合模型。在CHEMKIN软件上运用该组合模型对柴油机燃烧反应产物中的芳香烃、碳烟和NOx进行了研究,结果表明:芳香烃的生成在Ф-T图中都呈钟形分布,随着环数的增加它们所对应的生成温度大致呈逐渐升高的趋势。利用芳香烃-Ф-T图可以较准确地预测碳烟-Ф-T图,再结合NOx-Ф-T图可以绘制出芳香烃-碳烟-NOx-Ф-T图,结果表明:芳香烃和碳烟在1 150～2 200K、当量比大于2的范围内大量生成,NOx在温度高于2 350K、当量比小于1.2的范围内大量生成。
- 赵伟舒歌群张韦徐彪
- 关键词：柴油机芳香烃碳烟氮氧化物化学动力学
- 进气富氧对直喷柴油机微粒排放粒径分布的影响被引量：6
- 2014年
- 在一台增压中冷四冲程柴油机上进行进气富氧燃烧台架实验,用氧气流量阀和氧传感器控制进气氧浓度,用DMS500粒径分析仪检测排气粒径分布特性,研究进气富氧燃烧对柴油机排气微粒特性的影响.在稳态工况下,研究了进气氧体积分数分别为21%、22%、23%和24%时柴油机微粒排放质量浓度粒径分布、数量浓度粒径分布、几何平均直径、表面积浓度和体积浓度分布.实验结果表明:在固定工况下,随着进气氧浓度增加,积聚态微粒数量和质量浓度峰值明显降低,核态微粒数量浓度逐渐增加;微粒几何平均直径减小,小粒径微粒数量增多;微粒表面积浓度和体积浓度也随之降低.
- 舒歌群徐彪张韦赵伟董立辉王月森杨康
- 关键词：柴油机微粒排放粒径分布
- 富氧燃烧对柴油机低温燃烧反应机理影响的数值分析被引量：4
- 2012年
- 从柴油机缸内燃烧反应的化学反应动力学机理出发,利用CHEMKIN软件对富氧燃烧时的低温反应进行了研究,运用计算流体动力学分析方法,通过耦合柴油机三维燃烧模型和正庚烷氧化反应动力学模型对低温反应机理中重要的脱氢反应和加氧反应过程进行了数值分析.对比空气助燃、富氧浓度对脱氢反应和加氧反应的影响发现:富氧燃烧能够促进脱氢反应,在压缩的上止点时刻,氧的体积分数分别为23%、25%和27%时的缸内脱氢产物C7H15的质量分数最大值分别是空气助燃时的1.95倍、4.77倍和291.58倍;加氧反应的速率随富氧浓度的升高呈线性增长趋势;富氧燃烧可以提高柴油机的热效率,使缸内生成更多的OH自由基,从而加快了后续的中温反应和高温反应速度.
- 赵伟舒歌群张韦梁友才
- 关键词：富氧燃烧柴油机计算流体动力学
- 富氧进气与水乳化柴油的掺烧试验及数值模拟被引量：3
- 2012年
- 在直喷柴油机上采用体积分数21%、22%、23%和24%的进气增氧技术,燃用纯柴油与30%水乳化柴油进行燃烧及排放试验.采用CFD软件与正庚烷简化模型耦合进行数值模拟.试验结果表明,燃用纯柴油时,随进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前;在使用30%水乳化柴油时,着火延迟加大,但其依然遵循随掺入的氧体积分数增大着火时刻提前的规律,NO和烟度的排放低于燃用纯柴油的情况.模拟计算显示:CFD与动力学模型的耦合可以较为准确地预测富氧燃烧的缸内着火时刻及燃烧状况.分析上止点后2°,CA时刻燃烧室温度场切片可知,燃用30%水乳化柴油使缸内温度下降,即使掺入体积分数24%的O2,NO生成也低于燃用纯柴油、空气助燃的情况,实现富氧条件下相对于原机的低温燃烧,减少了污染物的排放.
- 张韦舒歌群沈颖刚赵伟
- 关键词：直喷柴油机富氧进气富氧燃烧燃烧特性
- 利用含PAH的正庚烷简化机理对柴油机富氧燃烧的数值模拟被引量：3
- 2012年
- 在直喷柴油机上采用氧体积分数为21%～24%的进气增氧技术,进行燃烧及排放试验.建立适用于柴油机燃烧的含PAH的正庚烷简化机理,并将其与CFD模型耦合,进行富氧燃烧的数值模拟.试验及模拟工况为发动机的最大转矩点.结果表明,随发动机进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前,瞬时放热及最大压力出现时刻均随之提前.NO的排放随氧体积分数的增加而快速增长.碳烟的排放随氧体积分数增加而大幅下降.模拟计算结果显示,CFD与化学动力学模型的耦合比较准确地预测富氧燃烧的缸内着火时刻及燃烧状况.分析上止点后6°CA、20°CA时刻燃烧室内苯环的质量分布切片可知,与21%进气氧体积分数的空气助燃相比,24%氧体积分数的富氧燃烧对苯环的形成有明显的抑制作用.模拟计算结果与试验测量值随进气氧体积分数的变化趋势基本一致.
- 张韦舒歌群沈颖刚赵伟徐彪
- 关键词：直喷柴油机富氧燃烧多环芳香烃
- EGR与进气富氧对直喷柴油机NO和碳烟排放的影响被引量：24
- 2012年
- 使用增压中冷直喷柴油机,采用进气富氧与高比率EGR相结合的技术,实现富氧燃烧条件下的低NO-碳烟排放.单独使用富氧燃烧,NO的排放将随氧体积分数的上升而增加.单独使用高EGR,碳烟(Smoke)的排放会随EGR率的增加而增加.将富氧进气与高比率EGR的结合,可以通过富氧的强氧化性降低Smoke排放,通过大比率EGR来控制燃烧温度,抑制NO的过度增长.试验结果表明:1,600,r/min(经济转速)下,EGR率为35%～45%,进气氧体积分数为21%～23%;2,200,r/min(最高转矩)下,EGR率为20%～50%,进气氧体积分数为22%～24%;在上述范围内的EGR与O2搭配,可以实现低于原机的NO-Smoke排放.综合考察发动机在各种掺比下的功率、油耗,探索出适合发动机各个工况的富氧及EGR组合区域,在该区域内发动机的功率、油耗和排放水平都能得到兼顾.
- 张韦舒歌群沈颖刚赵伟翁家庆
- 关键词：直喷柴油机EGR富氧进气
- 柴油机燃用不同乳化率柴油与富氧进气试验与模拟被引量：4
- 2011年
- 在直喷柴油机上采用氧体积分数为21%、22%2、3%和24%进气增氧技术,燃用含水率为0%1、0%、20%和30%(体积比)的乳化柴油,进行试验研究及数值模拟。测试工况为被测发动机的最大扭矩点。试验及模拟结果均表明:在燃用相同乳化柴油,随进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前,最大压力增加。在相同进气氧体积分数条件下,着火点随乳化柴油含水率的增加而推后。不同的进气氧体积分数及不同含水率的乳化柴油相互搭配可以控制燃烧室内着火时刻和着火速度。燃用30%乳化柴油,氧体积分数从21%增加到24%时NO排放均不超过原机。20%乳化柴油在22%氧体积分数以下效果较好。10%乳化柴油只是在空气助燃时比原机好。碳烟的排放随氧体积分数的增加而降低,亦随乳化率的增加而降低,使用乳化柴油和进气富氧均可使发动机的碳烟排放低于原机碳烟排放。从缸内温度场分布可知,燃料内的含水率对缸内的低温化学反应影响较大,进气内的氧体积分数对高温反应有较大影响。
- 张韦舒歌群沈颖刚赵伟梁友才
- 关键词：直喷柴油机富氧进气富氧燃烧燃烧特性
- 柴油机富氧燃烧的粒径分布及多环芳香烃的演化历程研究被引量：4
- 2013年
- 利用正庚烷的简化模型、Wang[1]的多环芳香烃(PAHs)详细机理及泽尔多维奇氮氧(NOx)模型,建立适用于描述柴油机富氧燃烧并能预测PAHs与NOx的化学动力学模型。使用CHEMKIN对组合模型与拉莫斯利佛尔(LLNL)正庚烷详细模型的缸内压力及温度计算结果进行对比,验证了化学模型的准确性。将化学模型与燃烧室计算流体力学(CFD)模型耦合,进行氧浓度为21%～24%的直喷式柴油机富氧燃烧的缸内数值模拟。开展与模拟计算相对应的发动机台架试验研究,用粒径分析仪测量不同进气氧浓度下颗粒物的数量与大小分布。研究结果表明:耦合计算可以准确预测富氧燃烧的缸内着火时刻及燃烧状况,NO及PAHs的变化趋势与试验测量值近似。分析5.5°CA ATDC时刻燃烧室内PAHs的质量分数分布切片可知,与21%进气氧体积分数的空气助燃相比,24%进气氧体积分数的富氧燃烧对PAHs形成具有明显的抑制作用。
- 张韦舒歌群徐彪赵伟沈颖刚翁家庆
- 关键词：直喷式柴油机富氧进气多环芳香烃富氧燃烧燃烧特性
