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%。     

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。     

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%。     

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.     

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。     

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。     

直喷汽油车燃烧甲醇汽油的非法规排放特性

对缸内直喷汽油车燃用M15甲醇汽油和汽油的非法规排放进行了对比研究,测试工况包含法规工况和模拟北京市交通状况的3种非法规工况。结果表明:对每一种燃油,法规工况下热起动时排放的醛酮总量、主要醛酮污染物和挥发性有机物中的BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)总量比冷起动下排放的低;在每种工况下,燃用M15甲醇汽油的甲醛排放量比燃用汽油时的高;4种工况中,快速工况热起动状态下醛酮总量、主要醛酮污染物、甲醛和BTEX总量的排放最低。     

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。     

满足欧Ⅴ排放法规增压汽油机的设计和研究

研究了车用增压汽油机的排放特性,阐述了达到欧V排放标准的技术路线。针对催化器非紧耦合布置和暖机速度较慢问题,进行了两方面的研究:一方面通过对三元催化器的分析,优化了其结构设计以及贵金属的涂覆和配比控制,提高了催化转化效率;另一方面通过发动机的电子控制和标定,设定特别的稀燃控制策略和暖机控制策略,降低了发动机的原始排放,提高了催化器的转化效率。排放测试结果表明,上述设计能使增压汽油机满足欧Ⅴ排放标准。     

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。     

低比例甲醇汽油的油膜动态特性研究

在某发动机台架上进行了低比例甲醇汽油油膜动态特性试验，研究了不同工况下 M10甲醇汽油的油膜特性和甲醇比例对甲醇汽油油膜特性的影响。结果表明：发动机转速对甲醇汽油燃油沉积比例系数 X 和油膜蒸发时间常数τ的影响较小；冷却水温度对甲醇汽油的油膜蒸发时间常数τ的影响最大；同种工况下，甲醇比例在5％～15％之间时甲醇汽油的燃油沉积比例系数 X 达到最小；甲醇汽油比纯汽油更容易挥发，当甲醇比例低于10％时，甲醇汽油油膜蒸发时间常数随着甲醇比例的增加显著减小，但是当甲醇比例超过15％时，随着甲醇比例的增加，油膜蒸发时间常数变大。     

理论空燃比下废气再循环率对汽油机性能的影响

为了提高某增压汽油机的性能,将其压缩比提高到11.5,并加装一套EGR循环系统。通过台架试验,在低速小负荷和中速中负荷工况下,研究了理论空燃比下废气再循环率对改造后汽油机性能的影响。结果表明:当EGR率小于20%时,采用合适的EGR率配合优化的点火时刻,可以使该发动机燃烧稳定,在保证发动机动力性的同时,指示热效率随着EGR率的增加不断升高;与无EGR时相比,EGR率为20%时,有效燃油消耗率在低速小负荷工况下降低了约4.5%,中速中负荷工况下降低了9.7%;随着EGR率的增加,THC排放增加,而NOx排放显著降低,CO排放在低速小负荷时出现上下波动的现象,而在中速中负荷工况时,随着EGR率的增加不断降低。     

进气压力对汽油混氢发动机性能影响的研究

在1台加装了电控氢气喷射系统的4缸汽油机上,研究了进气压力对混氢汽油机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:随着进气压力的增加,混氢前后发动机平均指示有效压力与指示热效率均有所升高;相同进气道压力条件下,混氢后发动机热效率有所提高,但进气压力较高时混氢后发动机平均指示有效压力有所降低;发动机HC与CO排放随进气道压力的增加而逐渐降低,但NOx排放随进气压力的增加而升高;相同进气压力条件下,进气混氢有利于改善发动机HC与CO排放。     

LJ276M汽油机性能对比试验研究

从动力性和经济性方面对LJ276M电控汽油机与化油器机型进行了对比分析表明,新开发的电控汽油机功率和转矩提高5%以上,最低燃油消耗率降低3%以上。通过工况法排放试验,对电控机型的排放性能进行了分析,结果表明电控机型的CO、HC、NO_x排放值均在国Ⅲ限值的30%以下。     

Particulate Matter and Particle-Bound PAHs Emissions from Gasoline Direct Injection (GDI) Engine with Methanol-Gasoline Blended Fuel During Start

The effects of coolant’s temperature on emissions of particulate matters (PM) and particle-bound polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from a gasoline direct injection (GDI) engine were studied during the start process using gasoline (M0) and gasoline mixed with methanol in 15 % volume (M15). The engine worked at a certain idle speed automatically under different coolant’s temperature conditions after successful start. The experimental data was recorded from 0 to 40 seconds during the start. Results indicated that, there are significant differences in PM and particle-bound PAHs emissions between cold and warm start conditions. Particulate size distribution was measured with the Engine Exhaust Particle Sizer (EEPS) 3090. Compared with M0 fuel, the PM emission of M15 fuel decreased significantly, especially nucleation-mode particulate emission. The mass emission of PM was measured using the Gravimetric method. A same variation trend in PM mass emissions can be inferred for both fuels, i.e. it decreases while the coolant’s temperature increases. Compared with M0 fuel, the PM mass with M15 fuel reduces by 80 % at 20 oC coolant’s temperature. Agilent 7000B GC-QQQ was used to provide both qualitative and quantitative analysis on PAHs. The application of M15 fuel reduces the concentrations of most PAH species compared with M0 fuel, except those with smaller aromatic rings. In addition, Benzo(a)pyrene equivalent toxicity (BEQ) is calculated to evaluate the toxicity of PAHs emissions. The toxicity decreases when the GDI engine starts with higher coolant’s temperature or with M15 fuel.     

掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧及排放影响

为探究掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧性能的影响，在一台1.8 L涡轮增压缸内直喷汽油机 （GDI） 改装的氢-甲醇发动机上，开展了不同燃空当量比和不同掺氢比条件下的甲醇发动机掺氢燃烧和排放试验研究。结果表明，在稀燃条件下，增大掺氢比能提高发动机缸内最高燃烧压力及放热率峰值，且燃烧相位提前，燃烧持续期缩短。在稀燃情况下适当掺氢有助于改善循环变动，混合气越稀改善效果越好，但随燃空比和掺氢量增大时，循环变动却有恶化的趋势。当燃空当量比大于 0.71 时，增大掺氢比能改善 HC 排放；当燃空当量比大于 0.83 时，掺氢能改善 NOx排放，但 CO 排放恶化；当燃空当量比小于0.83时，增大掺氢比导致NOx排放恶化但CO排放降低。