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現(xiàn)代柴油機UNIVER全氣缸特性研究
隨世界柴油機保有量的持續(xù)增加，其排放微粒對環(huán)境和人類健康的危害日益嚴重，因此，研究柴油機微粒的生成機理及控制技術具有重大的現(xiàn)實意義。在CY6102直噴柴油機上，UNIVER開發(fā)了一套可實現(xiàn)模擬增壓中冷、EGR和高壓共軌燃油噴射*柴油機技術的全氣缸取樣系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)對燃燒過程中微粒的理化特性進行了研究，對碳煙形成歷程進行了初步數(shù)值模擬。

現(xiàn)代柴油機UNIVER全氣缸特性研究
開發(fā)了柴油機UNIVER全氣缸取樣裝置，主要包括取樣機構、稀釋系統(tǒng)和氣門停開機構；著重進行了筒刀總成、取樣口的設計和對搖臂軸的改造。充分利用計算機的軟硬件資源，設計開發(fā)了以中斷技術為核心的電控單元（ECU），并采用*模糊控制策略設計了共軌壓力模糊閉環(huán)控制算法，使該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)噴油量、噴油定時以及取樣時刻、氣門關閉時刻、稀釋時刻的靈活可靠控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)共軌壓力的柔性調(diào)節(jié)。采用電子低壓沖擊儀（ELPI），測量燃燒過程中微粒的粒數(shù)、粒徑分布規(guī)律。測量結果表明，微粒粒數(shù)濃度隨曲軸轉角呈單峰狀分布，峰值出現(xiàn)在14~18°CA ATDC,燃燒后期約70%以上的微粒（粒數(shù)濃度）被氧化燃燒。微粒粒數(shù)、粒徑呈類似對數(shù)正態(tài)分布，頻度zui大值出現(xiàn)在100~200nm之間。運用場發(fā)射透射電鏡和圖像處理技術，考察了微粒的形態(tài)特性、基本碳粒子的微觀結構和粒徑分布規(guī)律。研究結果發(fā)現(xiàn)，微粒呈現(xiàn)兩種形態(tài)，一種是由基本碳粒子凝結而成的典型微粒，另一種是富含金屬和非金屬元素的無定形微粒，其中金屬元素主要來源于潤滑機油，貫穿整個燃燒過程，且獨立存在；另外，典型微粒具有分形結構特性，分維數(shù)介于1.2~1.74之間，且在擴散燃燒初期有降低的趨勢。在柴油機高溫高壓的燃燒過程中，基本碳粒子逐漸向石墨化過渡，zui終形成洋蔥狀的微晶結構，其層數(shù)逐漸增多，層間距逐漸減小（0.39nm減小到0.36nm）；基本碳粒子粒徑呈高斯分布，zui大值出現(xiàn)在15~30nm之間；平均粒徑介于19.7~29.7nm之間，且在12~15°CA ATDC出現(xiàn)zui大值。將燃燒過程中微粒及其中的可溶有機成分（SOF）進行測量與分離，并采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對SOF中的多環(huán)芳香烴進行檢測分析。該系統(tǒng)能夠完成高達五次噴射的噴油器噴油波形的合成，脈沖寬度、脈沖間隔、脈沖次數(shù)、脈沖定時均可靈活控制。在全氣缸取樣裝置上對開發(fā)的多脈沖噴射系統(tǒng)和燃燒分析系統(tǒng)進行了試驗驗證。試驗結果表明，開發(fā)的多脈沖噴射系統(tǒng)zui大噴射壓力為110MPa,預噴定時可靈活設定，預噴持續(xù)期可保持在0-160us之間，可實現(xiàn)模擬現(xiàn)代高壓共軌柴油機多次噴射功能；燃燒分析系統(tǒng)能以0.5oCA的采樣分辨率采集缸內(nèi)壓力，并實時對采集數(shù)據(jù)進行處理，計算表征出內(nèi)燃機燃燒過程的特征參數(shù)和取樣時刻，滿足有關研究工作的要求。

現(xiàn)代柴油機UNIVER全氣缸特性研究
結果表明，SOF質(zhì)量隨燃燒時刻的不同而有較大的變化。在燃燒初期，SOF占微粒的80%以上，隨著燃燒的進程，SOF含量降低到20%左右。多環(huán)芳香烴的總質(zhì)量隨曲軸轉角的變化規(guī)律與碳煙質(zhì)量濃度隨曲軸轉角的變化規(guī)律*。另外，提高共軌壓力和發(fā)動機轉速，PAHs的質(zhì)量降低。采用通用STAR-CD軟件，建立了碳煙計算模型，并與實驗結果進行對比分析。碳煙質(zhì)量形成歷程的模擬結果與實測值的變化趨勢基本*。