袁文华教授长期从事柴油机燃烧研究,主持省自然科学基金项目、省教育厅青年项目等5项，获得湖南省科技进步三等奖１项.在《农业机械学报》等刊物发表论文30余篇，EI收录10篇。《同步降低柴油机有害排放物NO_X、PM的基础研究》系省教育厅青年项目。

一、内容提要

该项目主要研究柴油机燃烧过程动态可视化装置研制，有害排放物与燃烧特性之间的关系，同步降低PM、NOX的方法，研究增加喷油压力和容积比对有害污染物的影响。

1）研制成功《柴油机燃烧过程动态可视化装置》，装置由光学发动机、光路系统、数据采集和信号同步控制系统及其它辅助系统组成.具有结构简单、成像清晰、分辨率高、操作方便的优点，实现了系统的同步启动与关闭。

2）研究了柴油机不同燃烧室形状和位置对燃烧过程的影响，利用课题组研制的燃烧多功能动态可视化试验装置，对柴油机燃烧室几何形状和位置对燃烧过程的影响进行了光学法研究，获得了62mm圆柱形燃烧室、55mm缩口形燃烧室、55mm缩口偏置凹坑燃烧室3种不同燃烧室形状下的喷雾燃烧过程照片。

    3）研究了柴油机喷雾发展过程对有害污染物形成的影响，利用研制的燃烧过程动态可视化装置对柴油机的STD油嘴、VOC油嘴及改进后的IMPROVED油嘴在不同喷油压力下的喷雾的发展过程进行了研究。研究结果表明：喷油压力的增加，喷雾油束锥角会略有增加，相同喷油时刻对应的喷雾贯穿距也相应增大。STD喷嘴喷雾锥角小，VCO喷嘴喷雾锥角大大增加，但同时其喷雾贯穿距减弱，喷雾形状有了较大变化，IMPROVED结构喷嘴在喷雾锥角增加的同时，具备了类似于STD喷嘴的优异性能，即VCO喷嘴所存在的喷雾贯穿距减弱和喷雾变化问题得以改进。

4）对S195柴油机有害排放物同步控制技术进行了研究。研究分析了柴油机NO_x和颗粒中主要成分――碳粒生成机理，并采用同步控制措施对S195型柴油机进行了改进，有害排放物测试实验对比结果表明，NO_x和PM均低于国家的排放标准的限值，并达到欧Ⅲ排放水平。

    5）研究了基于气缸压力监测下车用多缸发动机燃烧状况分析系统，基于气缸压力监测下，采用Visual Basic6.0软件研究开发了多缸车用发动机燃烧状况分析系统。实验结果表明，通过对气缸压力监测信号的去噪声处理，该系统能实现气缸压力数据、上止点信号、曲轴转角信号的实时采集以及燃烧状况分析与处理数据，并能根据燃烧状况分析结果对多缸车用发动机的气缸压力与排气温度进行调节，使车用发动机的输出功率得到了明显的提高，由于更合理的组织了燃烧过程，使排放污染物大大降低。

二、创新之处

为了适应日益严格的排放法规，柴油机的发展面临一个非常紧迫的问题就是进一步降低有害污染物。在柴油机性能指标的影响因素中，燃烧过程是最主要的因素。由于柴油机中的喷雾、传热、蒸发、气流运动、混合、燃烧等过程十分复杂，目在高温高压下瞬间完成，因此测试相当困难，这就给彻底弄清燃烧过程机理带来了许多难题。为了加深对燃烧过程和排放污染物形成机理的认识，了解和掌握它的发生、发展规律，合理地组织燃烧过程，课题组研制的动态可视化装置为探索柴油机燃烧过程和排放污染物形成机理提供了强有力的支撑平台。

利用该装置开展的关于排放污染物影响因素研究等方面取得了许多有意义的成果。如基于气缸压力监测下车用多缸发动机燃烧状况分析系统，能实现气缸压力数据、上止点信号、曲轴转角信号的实时采集以及燃烧状况分析与处理数据，并能根据燃烧状况分析结果对多缸车用发动机的气缸压力与排气温度进行调节，使车用发动机的输出功率得到了明显的提高，由于更合理的组织了燃烧过程，使排放污染物大大降低。这些成果对设计满足排放法规的燃烧系统，同步降低柴油机的有害排放物NO_X、PM等有着指导性意义。