博世公司柴油机系统先进技术(二)--柴油车的废气后处理系统

柴油车的排气污染物主要有CO、HC、NO_x、PM等。由于柴油机采用的是过量空气燃烧和高压缩比,因此CO排放比汽油机低得多,大约只是汽油机的1/10;柴油机在冷机工况下,没有HC蒸发排放,在燃烧工况下,HC排放比汽油机低得多;NO_x排放在汽、柴油机差不多;CO_2排放,由于无毒,一般未在控制之列,但随着CO_2大量增加导致地球温室效应后,它的控制已是     

基于冷却液温度的内燃机能量流试验研究

内燃机能量流试验是评估不同控制策略下内燃机能耗和指明其改善方向的重要方法。通过试验对1台涡轮增压缸内直喷汽油机进行了基于冷却液温度的能量平衡分析,基于热力学定律,将能量平衡项分为有效功、冷却液损失、排气损失和通过辐射传热产生的未计入热损失。结果表明:小负荷时,随着冷却液温度的升高,燃油消耗率略有下降,NO_x排放量增加;全工况下,HC排放量随着冷却液温度的升高而减少,CO和CO_2排放量变化不大;有效功占比和排气损失占比随负荷的增大而增大,几乎不受冷却液温度的影响;冷却液损失占比随冷却液温度的升高而减小。     

发动机燃用生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的性能试验

为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1 400r/min和2 000r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10%和20%(体积比)的无水乙醇,测定了乙醇掺混比对发动机经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明:与纯柴油相比,生物柴油-柴油混合燃料的有效燃油消耗率上升,动力性略有下降,炭烟排放降低,而NO_x排放升高。随着乙醇掺混比的增大,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的有效燃油消耗率升高,小负荷时受乙醇汽化潜热的影响导致有效热效率下降,中等负荷时乙醇对有效热效率的影响不大,而大负荷时乙醇的高含氧量能够提高发动机的有效热效率。1 400r/min和2 000r/min全负荷条件下,发动机的最大功率随乙醇掺混比的增大而下降。在不同负荷条件下,随着生物柴油-柴油-乙醇混合燃料中乙醇掺混比的增大,发动机的炭烟、NO_x和CO排放逐渐降低,小负荷时乙醇的高汽化潜热导致HC排放明显升高。     

喷油比对复合喷射汽油机暖机过程燃烧和排放的影响

在一台复合喷射汽油机上进行了不同喷射方式的暖机试验,研究了不同的喷油比对复合喷射汽油机暖机过程中燃烧和排放特性的影响。结果表明,随着冷却液温度的升高,汽油机燃烧和排放性能逐渐改善,喷油比为80%时发动机性能最佳,与纯直喷相比,使暖机过程缸压峰值平均提高了49.1%,HC排放降低了14.5%,CO排放降低了27.1%,NO_x排放上升了56.6%,PN排放降低了92.5%。随着暖机过程冷却液温度的升高,发动机燃烧改善,HC、CO排放和微粒总数逐渐减少。     

电控汽油发动机故障模拟试验

在自行开发的电控汽油发动机故障模拟试验台上,完成了主要传感器的故障模拟试验,对比研究了相关故障对发动机动力性、经济性和排放等性能的影响。试验结果表明：空气流量信号丢失后,中小负荷时混合气过浓,从而使比油耗上升,HC和CO排放增加,NOx排放减小,而大负荷时,空气流量信号的有无对发动机性能影响较小;节气门位置传感器的怠速信号丢失后,发动机运转不稳;全负荷信号丢失后,满负荷时混合气没有加浓,功率下降,但比油耗略有减小,CO和HC排放降低,NOx排放升高;爆震信号丢失后,点火提前角减小,功率下降,比油耗升高,HC和NOx排放减小,CO排放基本不变;冷却液温度传感器信号丢失后,冷启动时混合气没有加浓,发动机冷启动困难。     

摩托车发动机诊断分析系统在整车性能提升中的应用(2)

(上接2015年第1期)图9~图11为发动机前端补气中,发动机NO_x、HC和CO随二次补气管前端管长度的变化情况(发动机转速为6 900 r/min)。试验结果表明,前端管长度对NO_x排放的影响并不显著,而对HC和CO的影响较为明显,与原机相比,增长和缩短前端管长度都不利于高负荷条件下HC的排放控制,而对于中低负荷条件下的CO排放却有明显抑制作用。图12~图14为发动机后端补气中,发动机NO_x、     

小负荷时天然气发动机点火提前角对排放影响的试验研究

在1台改装的JL465Q5天然气发动机上进行了点火提前角对HC,NOx,CO排放影响的试验研究。试验结果表明:在理论过量空气系数附近,相同过量空气系数条件下,CO排放量随点火提前角变化不大,HC和NOx排放随点火提前角增大而升高;稀燃时,点火提前角对排气中各成分的影响减弱,CO和HC排放几乎不随点火提前角变化而变化,NOx排放随点火提前角增大略有升高。在试验转速及负荷条件下,点火提前角对排放中各成分的影响具有一致性。     

正丁醇预混合气对轻型柴油机热效率和排放的影响

对1台轻型柴油机进气道进行改装,从而在进气道中形成均质丁醇预混合气。研究了在不同工况下正丁醇预混比对发动机指示热效率和排放的影响。研究结果表明:随着丁醇预混比例的增加,发动机指示热效率呈现上升的趋势,转速为3 350r/min,平均指示压力为1MPa时指示热效率的提升率达到最大为4.3%;压力升高率过大,限制了在大负荷条件下使用更高的丁醇预混比例;随着丁醇预混比例的增加,发动机soot和NO_x排放明显改善,而CO和HC排放均随着丁醇预混比的增加而增大。     

负荷控制方式对甲醇发动机性能影响的试验研究

在1台2L柴油机改装的点火式甲醇发动机上分别采用节气门、节气门联合EGR以及单纯EGR的方式来控制发动机负荷,试验负荷选择了全负荷的50%和75%,过量空气系数保持在1附近,调整点火角,进行动力性和排放性试验。研究发现:两种负荷下都是采用节气门联合EGR控制负荷时发动机的动力性和经济性最好;两种负荷下的HC排放随控制方式的不同而不同,但均为节气门控制负荷时HC排放最低;两种负荷下的CO排放随控制方式的不同而不同,但都是节气门控制负荷时CO排放最高;两种负荷下的NOx排放规律相似,均为节气门开度越大,NOx排放越低。     

进气掺氢与富氧燃烧对汽油机性能影响的试验研究

在JL3G10汽油机的基础上,搭建了发动机台架以进行掺氢富氧条件下的台架试验。利用该台架分别对不同进气含氧量(体积比),不同进气掺氢比以及富氧掺氢时汽油机的动力性与排放进行了试验研究。研究表明:相比原机,进气含氧量为25%时汽油机功率与扭矩提高了20.7%,HC排放减少36%,CO排放减少10.6%,但NOx排放增加了149.6%;2%进气掺氢比下的HC排放相比原机降低31.2%,CO排放降低46.1%,NOx排放则增加12.6%;富氧掺氢(氢氧体积比为2∶1)时,掺混比例为5.06%的汽油机较原机在动力性与排放上均有提升。     

柴油机发展适应环保要求

众所周知柴油机有比汽油机优越的动力性和燃油经济性。从环保角度看,柴油发动机的工作原理属于富氧燃烧,排放的一氧化碳(CO)比汽油机少;柴油作为燃料被高压喷入燃烧室后雾化均匀,燃烧充分,碳氢化合物(HC)的排放又较汽油机少得多;至于氮氧化物(NOx)的排放,由于车辆负荷的不同而不同,一般来说,柴油发动机在负荷较小时排放量比汽油发动机高,而在大负荷下,又远低于汽油发动机;另外在加剧温室效应方面,柴油发动机的作用比汽油机低45％。但柴油机颗粒排放     

甲醇—柴油混合燃料在共轨发动机上的燃烧和排放特性研究

在1台电控高压共轨增压发动机上,不改变原机结构,采用甲醇—柴油混合燃烧的方式,进行燃烧排放特性分析。结果表明:在相同转速下,发动机的当量燃油消耗率随负荷的增加而降低;随着甲醇含量增加,发动机的最高燃烧压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度都逐渐升高;中低负荷时,发动机的CO和HC排放随着负荷的升高而减小,燃用混合燃料时较燃用柴油略有升高,且甲醇含量越高升高越多;燃用混合燃料时发动机的NO_x和炭烟排放较燃用柴油时有所降低,且随着负荷的升高而增大。     

混合气浓度对CNG发动机性能影响试验研究

在CA4102增压中冷电控多点喷射单燃料天然气发动机上进行了不同混合气浓度对发动机性能影响的试验。试验结果表明:当过量空气系数(a)从1.1变化到1.54时,小负荷工况下发动机的最大燃烧压力变化不大,大负荷时发动机的最大燃烧压力降低,放热率峰值降低,燃烧速度变慢,燃烧滞后。随a的增大,CO排放先减少后缓慢增加;NOx排放减少,在a=1.5时,NOx排放接近于0;a较小时HC排放基本没有变化,在a>1.5时,HC排放急剧上升。燃气消耗率随a的增大呈现增加的趋势,当a>1.4以后增加显著。     

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%。     

EGR对煤制油-生物柴油气体及颗粒排放特征的影响

为研究废气再循环(EGR)对煤制油-生物柴油混合燃料NO_x,CO和HC等气体排放物及炭烟颗粒排放特征的影响,在四缸增压中冷柴油机上,以FB50(50%煤基F-T柴油和50%生物柴油的混合物)为试验燃料,测量了标定转速2 100r/min下,负荷为25%,50%和75%,EGR率为0,10%,20%和30%时的NO_x,CO和HC比排放,研究了颗粒的粒径分布、碳氧质量之比(φC/O)、可溶性有机物与固态炭烟质量之比(φSOF/Soot)和氧化活性等特征参数。结果表明:在转速和负荷一定时,EGR能显著降低柴油机的NO_x比排放,最大降幅为52%;EGR率高于20%时,中高负荷下CO,HC明显增加;随着EGR率的增加,小于1μm颗粒的数密度逐渐增加。颗粒的φC/O与峰值粒径呈正相关,颗粒的φSOF/Soot与活化能呈负相关。EGR率在0～30%的范围内,低负荷时核态颗粒数密度增加,颗粒的φC/O变小,φSOF/Soot变大,颗粒易被氧化;中高负荷时积聚态颗粒的数密度明显增加,颗粒的φC/O变大,φSOF/Soot变小,颗粒较难被氧化。     

摩托车欧Ⅲ排放控制技术知识问答(7)

19何为利凯特RLO技术方案?答：虽然排放物CO、HC和NO_x受空燃比影响,但在空燃比＜16的范围内,CO和NO_x存在一种对应关系：当CO排放高时,NO_x排放就低；CO排放低时,NO_x排放就高。这为控制排放提供了理论基础。利用这一对应关系,并考虑摩托车动力性,把摩托车的空燃比往偏浓方向移(Rich-burn),使CO排放值升高,NO_x排放值降低,如果调整得当,可以使NO_x值降得很低,达到0．15g/km以下,然后再利用催化后处理技术,大气量二次补气(Large air injection)加氧化型催化剂(Oxidation catalyst)来对CO、HC进行处理,使排放值达到欧Ⅲ标准要求。     

汽油掺混PODE3-4对发动机燃烧和排放的影响

为了实现汽油在发动机上的压缩燃烧，在一台4缸四冲程压燃式发动机上使用不同掺混比的聚甲氧基二甲醚(PODE_3-4)-汽油混合燃料，探究了在不同负荷下的燃烧和排放特性。结果表明：在小负荷工况(0.13,0.38 MPa)下，掺混PODE_3-4使缸内燃烧压力和放热率升高；在大负荷工况(0.88,1.13 MPa)下，放热率随掺混比增加逐渐降低；对于排放特性，随着负荷的增加，NO_x和Soot排放逐渐升高，当负荷大于0.38 MPa时，CO和HC排放均保持在较低水平；随着掺混比的增加，Soot、CO、HC、苯和甲醛等污染物排放呈现出降低的态势，而NO_x排放变化不大。     

EGR增压柴油机的燃烧及排放特性研究

在1台增压中冷柴油机上,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统,研究了恒定转速不同负荷下发动机的燃烧和排放特性。在同一工况下,随着EGR率增加,压缩终了混合气温度升高,着火延迟期缩短,燃气压力和温度下降,燃烧持续期延长。分析了柴油机燃烧过程及排放污染物的形成机理。研究发现,当发动机负荷由大变小时,随着EGR率增加,CO的形成因受温度控制增幅越来越大,HC受着火延迟期和供氧的影响增幅越来越小,NO_x的降幅几乎随EGR率呈线性变化,而排气烟度则呈二阶多项式趋势的恶化。     

酚类抗氧化剂抑制生物柴油氧化及对排放影响的试验研究

针对生物柴油氧化安定性较差、NO_x排放较高的问题,选用酚类抗氧化剂如迷迭香、茶多酚和丁基羟基茴香醚,分别添加到生物柴油中,测量了生物柴油在不同氧化时间下的过氧化值。在186F柴油机台架上,燃用添加不同抗氧化剂的生物柴油,测量了标定转速、不同负荷时的NO_x和HC排放。试验结果表明:与没有添加抗氧化剂的生物柴油相比,经过4 320h后,添加迷迭香的生物柴油过氧化值最大降低了0.028mol/kg,降幅近48%,生物柴油的氧化安定性得到明显改善;与B20调和生物柴油相比,添加迷迭香、茶多酚抗氧化剂的K1B20与K2B20调和生物柴油的HC排放的平均值有小幅升高,添加丁基羟基茴香醚的BHAB20调和生物柴油的HC排放平均降幅为25%;标定转速不同负荷时,添加抗氧化剂,NO_x排放均下降,在75%负荷时,添加迷迭香的K1B20相对B20的NO_x最大降幅为9.4%。3种抗氧化剂中,迷迭香抗氧化剂对于提高生物柴油氧化安定性和降低柴油机燃烧生物柴油NO_x排放的效果最好。     

康明斯公司满足排放法规的柴油机技术——《全国柴油车污染防治研讨会》之二

柴油机排放污染物中有害成份主要有CO、HC、NO_x及PM等,与同等功率汽油机相比,虽柴油机HC、CO排放较少,但NO_x与PM排放较多,柴油机微粒排放约是汽油机30～80倍。在柴油机整个使用寿命期内的排放污染物中,PM和NO_x分别占22％和21％。NO_x主要是NO和NO_2,NO是一种无色、无味的气体。在空气中能形成具有强烈刺激性气味的红棕色气体即NO_2。NO_2对血液有毒性作用,会使神经麻痹,对肺部有刺激作用并有毒性,还会在强烈阳光下发生化学反应,形成二次污染,因此必须采取措施来减少