甲醇汽油发动机燃烧及其醇醛排放特性的研究

在一台排放达到国Ⅲ标准的直列四缸进气道喷射汽油机上,分别燃用汽油、M15、M50甲醇汽油3种燃油,采用欧洲测试循环中的城市道路工况和高速公路工况循环,对3种燃料的燃烧特性、醇醛排放和燃油经济性进行了测试。结果表明:最大爆发压力随着掺醇量的增加而增大,且出现的曲轴转角位置提前。掺醇汽油的最大放热率比纯汽油的高,主燃期缩短,循环变动率降低。未燃甲醇和甲醛排放随掺醇比例的增大而增加,随负荷的增大先增加后降低,经催化转化器催化后排放几乎为零。M15和M50的当量燃油消耗率在中高负荷下比汽油低,特别在高速大负荷条件下最大降幅达9.0%。     

解放牌汽车CA-15型发动机燃用甲醇、汽油混合燃料M15时的排放性能研究

本文就解放牌汽车CA15发动机在燃用甲醇、汽油混合燃料M15(汽油85%、甲醇及助燃剂15%)与燃用纯汽油两种情况下,对排放性能所作的对比试验结果,作了全面而扼要的论述。试验结果表明,燃用M15与燃用汽油相比,发动机的经济性、动力性都有所改善,排放中的主要有害成分下降较多。全负荷时CO降低38%,HC降低39%;部分负荷时NO_x降低40%。排放法规外的特殊排放物质如甲醇、甲醛等有所增加,但就其绝对值而言仍是较低的。     

汽油机掺醇燃烧甲醛排放及后处理适应性研究

进行了电喷汽油机燃用汽油和多种不同掺混比例甲醇汽油的试验研究,使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了普通三元催化器前后的甲醛排放。试验结果表明:甲醛排放量随掺醇比例、转速的增加而增大,随扭矩的增加先减少后增加;三元催化器对甲醛排放的催化转化效率随着掺醇比例的增加而减小;燃用M30以下低比例甲醇汽油时,催化器对甲醛排放的催化转化效率在多数工况都能达到85%以上,受工况影响并不明显;燃用M50以上中高比例甲醇汽油时催化器对甲醛排放的催化转化效率受工况影响较大,随着发动机转速、扭矩的增加而增加,在低转速低负荷下催化效率下降明显。     

含醇类燃料非常规排放污染物甲醛的实验研究

进行了RON93汽油、甲醇汽油(M15、M25、M85)、乙醇汽油(E10、E25)、-10#柴油和乙醇柴油(ED10)在一定工况下的非常规排放物--甲醛的检测.结果表明:发动机燃用汽油、柴油或醇燃料时,排气中都会产生醛类排放物,随着混合燃料中的醇含量增加,排气中醛类排放物也相应增加,汽油的甲醛排放要高于柴油;同一种燃料进行测试时,甲醛排放随着功率的增加呈先增大后减小的趋势;双三元催化转化器对甲醛有一定的催化作用.     

M15甲醇—汽油混合燃料用于解放牌汽车上的研究

本文具体地介绍了M15甲醇——汽油混合燃料在解放牌汽车上应用的可行性。通过室内、外性能对比试验说明:燃用M15甲醇——汽油混合燃料(以下简称M15混合燃料)时,发动机功率可比燃用汽油时提高5～7%,燃油经济性不变,能耗率可降低5～10%,排污减少,排气中的甲醇、甲醛含量并不构成对环境的危害。汽车的冷起动和热气阻等使用性能适应我国中原地区。     

低比例甲醇汽油发动机排放建模与预测

在1台进气道多点电喷EQ491i汽油机上,采用AVL傅里叶变换红外光谱多组分分析仪SESAM-FTIR测量了燃用低比例甲醇汽油的排放成分。使用发动机循环模拟软件Boost耦合化学动力学软件Chemkin,建立了甲醇汽油发动机循环计算模型并用试验结果进行标定,模拟了甲醇汽油发动机中的常规排放NOx和非常规排放甲醛的生成情况。模拟结果表明,在相同工况条件下,随着甲醇比例的增大,甲醛排放基本呈线性增长。发动机负荷对甲醛排放影响不大,NOx排放主要受空燃比和燃烧温度影响。     

甲醇汽油混合燃料的甲醛排放试验研究

对M10(甲醇占10%,90号汽油占90%)、M15两种混合燃料及汽油M0在小型内燃机上进行了不同载荷下甲醛排放试验。结果表明,M10与M15甲醇汽油混合燃料在空载和满载时尾气排放中的甲醛含量较高,半载时的甲醛含量低;在空载时,随着甲醇比例的增加,尾气中的甲醛也相应增加。     

甲醇发动机与汽油发动机瞬态排放特性的对比研究

将一台电控多点喷射式汽油发动机改造为燃用甲醇燃料的甲醇发动机,并对甲醇发动机与原汽油发动机的瞬态排放特性进行了对比研究,分别检测了三效催化转化器后的常规污染物(CO、THC、NOx)和非常规污染物(甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、氨)的排放。结果表明,甲醇发动机3种常规污染物的排放都明显低于汽油发动机,但非常规污染物甲醛和乙醛的排放高于汽油发动机;装用三效催化转化器使二者的氨排放都增高,前者增高的幅度更大。     

甲醇汽油机怠速稀燃特性的试验研究

为改善传统汽油机怠速稀燃的燃烧与排放特性,在1台加装了电控甲醇喷射系统的汽油机上对燃用汽油(M0)、50%质量比例甲醇汽油(M50)和纯甲醇(M100)3种燃料的发动机的怠速稀燃特性进行了试验研究。试验先后在过量空气系数a=1.1和a=1.3两组稀燃工况下进行,怠速转速稳定在800r/min左右。试验结果表明:添加甲醇后,两组稀燃工况下指示热效率均有所提升;发动机的火焰发展期、快速燃烧期和平均指示压力的循环变动系数随着甲醇比例的增加而降低;甲醇能够显著降低发动机怠速稀燃工况下的HC和NOx排放,CO2排放随着甲醇含量的增加也略有降低。     

汽油车尾气中醛酮类化合物排放特征的研究

采用2,4-二硝基苯肼衍生化反应-高效液相色谱法对5辆国Ⅳ汽油车排放的醛酮类化合物进行试验研究.研究结果显示:汽油车尾气中甲醛、乙醛、丙酮的排放量最高,3种物质占醛酮化合物总量的80％以上,丙醛、丙烯醛、丁酮等其他醛酮所占比例较低;在市区行驶循环(ECE)的醛酮类化合物排放水平高于郊区行驶(EUDC),表明各类醛酮的排放与汽油发动机的运行工况有关.从醛酮之间的相关性看,乙醛、丙醛、丁酮和苯甲醛与甲醛的相关性较好,R2在0.86以上.     

电控汽油机燃用高比例甲醇汽油的改造

为解决电控汽油机在燃用高比例甲醇汽油时受空燃比自适应控制限制不能正常运转的问题,设计了能够嵌入电控单元与喷油器之间的喷油脉宽信号处理器,能够按照经过优选设定的增益对电控单元输出的喷油脉宽信号进行扩展,将燃用高比例甲醇汽油时的空燃比维持在理论空燃比附近。与燃用汽油相比,发动机在燃用M85甲醇汽油时的动力性略有降低,排放指标基本相当,能量消耗率则略有上升。     

FTIR和色谱仪对甲醇汽油醛类排放检测结果的研究

在一台满足国III排放法规的多点电喷汽油机上,分别使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)(在线)、气相色谱仪和液相色谱仪(离线),对同一工况和相同燃料条件下的甲醛排放物进行检测和对比。结果表明:FTIR检测的发动机尾气中甲醛排放规律与气相和液相色谱仪检测出的规律一致,但FTIR法的检测值要比色谱法高。另外,使用FTIR测量了常规车用三效催化转化器前后的甲醛、乙醛、甲醇等非法规排放,结果表明:随着掺醇比例的增加,甲醛和甲醇排放急剧增加,乙醛排放则减少。三效催化转化器对甲醇汽油掺混燃料的甲醛、乙醛和甲醇排放转化效果显著,经处理后,基本上可实现零排放。     

点火时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

针对甲醇发动机低温冷起动困难,在1台由1130单缸柴油机改造而成的直喷火花点火甲醇发动机上,利用CFD模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理,通过电热塞将进气温度加热到283K,研究了点火时刻对甲醇发动机低温(266K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明:提前点火时刻能够使缸内混合气得到较充分燃烧,减少未燃甲醇排放,当点火时刻由8°BTDC提前到11°BTDC时未燃甲醇排放显著减少;提前点火时刻能够降低甲醛排放,当点火时刻提前到17°BTDC、缸内最高燃烧温度超过1 300K时,甲醛快速氧化,甲醛排放显著减少。     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

汽油/CNG双燃料发动机的试验研究

将HH368Q汽油机改装成汽油/CNG双燃料发动机,在相同试验条件下,分别对燃用汽油和CNG时的动力性和排放性能进行对比试验,结果表明,改装后的发动机燃用CNG时比燃用汽油时的动力性下降13%;在怠速和中、小负荷工况时排放却比燃用汽油时有明显下降。同时,还对三元催化反应器对燃用CNG时的催化效率和CNG作为代用燃料时发动机存在的问题进行了讨论。     

喷射时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

针对甲醇发动机低温冷起动困难,在一台由1130单缸柴油机改造的直喷火花点火甲醇发动机上,利用商用CFD模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理,通过电热塞将进气温度加热到283 K,研究了喷射时刻对甲醇发动机低温(266 K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明:推迟喷射时刻能够改善缸内燃烧,使得缸内混合气能够得到较为充分燃烧,减小未燃甲醇排放,当喷射时刻由53°BTDC推迟到49°BTDC时,未燃甲醇排放显著减少;喷射时刻由57°BTDC推迟到49°BTDC时,甲醛排放增大,但当喷射时刻继续推迟到45°BTDC时,缸内最高燃烧温度超过1 200 K,使得甲醛快速氧化,甲醛排放显著减少。     

乙醇汽油车非法规污染物排放的多方法联合测量

通过一辆轻型汽油车分别燃用纯汽油、E10、E20燃料,在轻型车底盘测功机上进行了NEDC工况的排放测试。汽车尾气中主要污染物的瞬态排放和循环工况平均排放测量结果的对比,验证了MEXA、FTIR、HPLC、GCMS等各种测试方法具有较好的一致性。在冷起动第1个汽车加速工况时,乙醛、甲苯、丙烯、1,3-丁二烯瞬态排放会有最高峰值,而在催化剂起燃后逐渐降低到零排放附近,并维持到NEDC工况结束。随着燃料中乙醇比例的增加,尾气排放中的乙醛增加,HC、CO、CH4、苯、甲苯、二甲苯、乙烯、丙烯、1,3-丁二烯和异丁烯减少,而CO2、NOx甲醛和丙酮基本不变。     

含水乙醇汽油对发动机NO_x排放的影响

通过发动机台架试验,研究了燃用不同掺比的含水乙醇汽油对发动机NO_x排放及三元催化剂催化转化效率的影响。试验结果表明:发动机燃用含水乙醇汽油后怠速工况下催化器前NO_x排放下降,相比汽油E10,E20,E30的NO_x排放量分别降低64%,68%,69.5%;随着含水乙醇掺比的增加,NO_x的催化转化率降低,E10,E20,E30的NO_x催化转化率分别降低19%,24%,34%。含水乙醇汽油在低负荷时催化器前NO_x排放低于93号汽油,负荷加大后,燃用含水乙醇汽油的NO_x排放高于燃用汽油,NO_x排放由大到小依次为E20,E30,E10,93号汽油;E20的NO_x排放在中高负荷比93号汽油上升6%。在中高负荷工况,燃用含水乙醇汽油时催化器后的NO_x排放量要高于93号汽油,大负荷工况下,E10,E20,E30催化器后的NO_x排放量分别比93号汽油高15%,6%,29%;NO_x催化转化效率随着含水乙醇掺比的增大而降低,大负荷工况下E30的催化转化率约为93号汽油的92%。     

日本汽车排放法规对PM的技术要求及试验验证

本文首先概述了日本汽车排放法规对PM排放技术要求的发展历程,并通过对一辆满足欧V排放标准的柴油车进行日本10-15和JC08排放试验,验证并对比分析了日本新旧汽车排放法规对PM技术要求的异同.试验结果表明,JC08冷起动试验的PM排放结果高于JC08热起动试验,而10-15热起动试验的PM排放结果高于JC08冷起动和热起动排放试验;旧法规组合工况试验的PM计算结果大于新法规组合工况结果;与冷起动工况相比,JC08和10-15热起动工况的初始阶段,PM排放量仍保持在较高的数量.     

烃类添加剂改善M100甲醇发动机冷起动的试验研究

针对M 100甲醇发动机在低温环境下起动困难的问题,在M 100甲醇中添加烃类添加剂,改善甲醇发动机的低温起动性能.按体积比在M 100甲醇中分别添加15%汽油、8.5%异戊烷、10%石油醚作为添加剂,采用试验的方法测量了-20℃,-10℃,0℃三种环境温度下,甲醇发动机的起动性能.结果表明:甲醇中添加15%的汽油、8.5%的异戊烷、10%的石油醚,-20℃时M 100甲醇发动机可以正常起动,起动时间小于3.5 s,在-10℃时起动时间小于2.5s,在0℃时起动时间小于1.5s;环境温度为-10℃时,增大首循环喷射脉宽有利于缩短起动时间,首循环喷射脉宽从110 m s增大到130 m s,添加上述比例添加剂后,M 100甲醇发动机的起动时间分别缩短0.2s,0.2s,0.05s.