稀燃天然气发动机基本控制参数标定方法的研究

分析了稀燃天然气发动机基本控制参数(点火提前角、喷气提前角和过量空气系数)对燃料经济性和排放的影响。结果表明,增大过量空气系数有助于改善发动机燃料经济性和NOx排放,但受到发动机稀燃极限的限制;点火提前角是平衡NOx排放和燃料经济性之间矛盾非常有效的方法;而喷气正时对各污染物的排放和燃料经济性的影响则较小。针对这种多控制参数系统的天然气发动机,提出了一种标定策略:首先以提高稀燃极限为目的标定喷气正时,然后在一定失火余量的前提下标定过量空气系数,最后以排放限值为约束条件标定点火提前角。     

HCNG发动机排放特性分析

对EQD210N—20天然气发动机燃烧HCNG(氢气—天然气混合燃料)时的排放特性进行了试验和分析。试验结果表明,CO的排放浓度受燃空当量比、点火提前角、进气管绝对压力和燃料成分的影响较大;HC排放浓度有随掺氢比的增大呈降低的趋势,提高进气管绝对压力,点火提前角对HC排放浓度的影响减弱;天然气掺氢气后NOx排放升高。     

PFI氢燃料内燃机NO_x排放特性的试验研究

对一台4缸进气道燃料喷射(PFI)氢内燃机进行试验,研究当量燃空比、点火提前角和热废气再循环对其NOx排放的影响和这些规律与转速的相关性。结果表明,当量燃空比是决定NOx的关键因素,在当量燃空比大于0.5时NOx排放随当量燃空比的增加急剧上升,在当量燃空比约为0.9时,出现接近10 000×10-6的峰值;且转速越低,NOx排放的峰值越低,峰值对应的当量燃空比越小。当量燃空比在0.5~0.7范围内时,减小点火提前角可大大降低NOx排放,且转速越低,降低的程度越显著;采用热EGR也可显著减少NOx排放,且转速越低,效果越明显。     

汽油机排放影响因素与标定优化试验研究

随着排放法规的日益严格,仅依靠三元催化器净化尾气无法满足要求,如何降低汽油机基础排放成为研究的重点。文章通过搭建发动机试验台,采用控制变量法,研究了已有喷射模型中不同标定参数对排放的影响。通过绘制发动机标定地图,提出整车排放最优标定策略。最后通过采用全球统一轻型车排放测试规程(WLTC),验证通过对点火提前角、可变气门正时、废气再循环(EGR)的优化,可有效降低HC和NO_x的排放,为降低发动机排放的标定提供参考。     

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。     

标定技术在汽油机排放控制中的应用

减少汽油机的排放污染和研究汽油机排放控制技术,对保护环境具有重要意义。文章简述了汽油机主要排放污染物的生成机理,并根据污染物生成特性,制定出相应标定控制策略。利用增加进气量、减稀空燃比及推迟点火等标定手段,提高冷启动时催化器转化效率,降低了冷启动时的污染物;根据油膜效应优化燃油喷射量,降低了瞬态加减速时的排放污染物。试验证明,标定控制技术与三元催化器有机结合,是当前控制排放污染物和降低催化器成本的最有效手段。     

某直喷发动机稀释燃烧的试验研究

选取1台非针对稀薄燃烧设计的量产汽油增压直喷发动机进行台架标定试验,了解并研究了在稀释燃烧模式下的燃油经济性、原始排放特性和燃烧噪声特性等性能影响。试验结果表明,随着稀释燃烧发动机负荷的变化,泵气损失和爆燃点火效率分别对比油耗的改进具有影响。稀释燃烧通过选取过量空气系数目标,在小负荷时,可以兼得最佳比油耗、燃烧噪声和排放优化;在中大负荷时,比油耗、燃烧噪声和排放优化不可兼得,氮氧化物排放与比油耗和碳氢排放呈反向趋势。稀释燃烧在中小负荷区域燃烧噪声可以得到有效降低,而在中高负荷区域,最佳比油耗工况点的燃烧噪声反而有所上升,但针对排放平衡优化点的燃烧噪声可基本持平或降低。     

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。     

基于RBF优化控制氢燃料发动机点火提前角

基于RBF神经网络构建氢(H2)燃料发动机最佳点火提前角优化模型,对点火提前角进行优化控制,改善H2燃料发动机动力性、经济性以及排放性能。试验结果表明,该模型能预测H2燃料发动机最佳点火提前角,并可以大大减轻标定试验工作量。     

直喷柴油机“双壁面射流”燃烧系统的设计与试验研究

基于喷束壁面引导、分层技术和空间分散的思想,设计了一种新型的柴油机燃烧系统——"双壁面射流"燃烧系统,提出了"双壁面射流"燃烧系统的设计原则和燃烧方法,并进行了试验研究。试验结果表明:柴油机采用新型燃烧系统后,气缸压力和NOx排放降低,扭矩点的缸压峰值由原机的13.0 MPa降低到10.7 MPa,标定点的缸压峰值由原机的12.5 MPa降低到10.1 MPa;扭矩点的NOx排放体积分数由原机的731×10-6降低到487×10-6,标定点的NOx排放体积分数由原机的516×10-6降低到369×10-6;在燃油消耗率与原机相当的情况下,烟度仅恶化0.2~0.3 BSU。     

湍流射流点火燃烧特性的模拟研究

稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性.采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究.结果 表明:在混合气过量空气系数(φa)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4％,NOx排放相较当量比燃烧降...     

电控168F 汽油机燃烧与排放特性分析

自主开发了通用小型汽油机电控燃油喷射系统,通过柔性控制混合气浓度优化燃烧性能和发动机排放及其他综合性能。将其应用于168 F汽油机,通过研究过量空气系数（φa ）对整机工作过程和排放特性的影响来制订控制策略。为满足美国EPA现行排放法规,标定工况需使用比功率混合气偏浓的混合气减少NOx 排放,部分负荷采用偏稀的混合气控制CO和 HC排放,同时需要控制发动机的循环波动。结合优化点火提前角（θ）研究形成了整机匹配的最佳φa 和θ并写入MAP ,汽油机整机动力性不变,排放和经济性能提高,能全面满足用户使用和美国EPAⅢ排放法规要求。     

预喷射控制柴油机燃烧噪声的试验研究

研究了预喷射在高压共轨电控直喷式柴油机上控制燃烧噪声的作用。通过试验分析了不同工况下预喷射变量、预喷射定时、预喷射油量及主喷射定时的变化对燃烧噪声产生的影响。基于结果的分析,对预喷射变量进行优化。在以燃烧噪声为目标进行优化的同时,兼顾其对排放和经济性的影响。结果表明,采用预喷射可以明显改善燃烧噪声,在优化了预喷射策略之后,改善效果更明显。采用合理的预喷射策略可以明显降低燃烧噪声和NOx排放,但烟度和燃油消耗率略有增加。     

点火角对汽油混氢发动机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,就点火角对汽油中掺混氢气时发动机性能的影响进行了试验研究.试验中发动机转速恒定在1 400r/min,混氢时通过调整氢气喷射脉宽使进气中氢气的体积分数为3%,同时调整汽油的喷射脉宽使混氢和不混氢两种条件下,发动机过量空气系数均保持在1.2.试验结果表明,与原机比较,混氢后发动机平均有效压力最大时的点火角延迟,燃烧持续期缩短,点火角相同时,HC和CO排放降低,但NOx排放有所增加;混氢时,随着点火提前角的增加燃烧速度明显加快,而排放物的变化趋势与原机相同:HC与NOx排放升高,而CO排放降低.     

车用重型高压共轨柴油机EGR性能及优化

在1台CA6DL2—35E3重型高压共轨柴油机上建立原理性低压EGR系统,并进行了EGR性能试验。试验结果表明:在欧Ⅲ高压共轨柴油机平台下,小EGR率即可大幅度降低NOx排放;从性能及排放折中考虑,在中小负荷可适当增大废气回流量以实现低温燃烧;根据优化策略优化EGR率后,仅在13%EGR率范围内气体排放即可达到欧Ⅳ法规水平,而通过对大负荷最佳EGR率的修正,在满足排放要求的同时,可降低EGR散热损失;NOx比排放量随燃烧放热率峰值变化存在拐点(EGR率最优点),可作为改善尾气排放的有效判据。     

用车用柴油机最大转矩工况排放浓度估算其13工况法PM和NOx比排放量

分析了车用柴油机的13工况法PM和NOx比排放量与最大矩阵工况排放浓度的关系，发现两者之间存在很好的非线性相关性，可通过最大转矩工况PM和NOx的排放浓度直接估算13工况法比排放量，从而减少排放特性优化试验的人力、物力消耗。     

气相射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性

射流点火是实现稳定的稀薄燃烧,大幅度提升发动机热效率的有效技术途径。该文利用设计的一种射流点火器,对气相射流点火(GJI)的燃烧开展研究,揭示了主动式射流点火(射流室内有补充燃料)和被动式射流点火(射流室内无补充燃料)的燃烧和排放特性。结果表明:相比于被动式射流点火,主动式射流点火将过量空气系数拓展至2.0,热效率提升1.5%;进一步引入废气再循环(EGR)后,热效率提升至44.5%。主动式射流点火时,最高热效率点NOx排放较被动式射流点火下降低66%,THC及CO排放的增加使燃烧效率降低3%;引入EGR后,NOx进一步降低79%,燃烧效率保持稳定在96%。     

车用柴油机加速工况时喷油与燃烧特性的研究

通过柴油机工作过程测量分析系统对一台直喷式车用柴油机加速时的喷油和燃烧过程进行了试验研究和计算,并计算了其加速过程中的总声压级;利用油滴蒸发准维燃烧模型对柴油机加速过程NOx 排放进行了模拟计算。研究结果表明,柴油机喷油和燃烧特性参数的综合效果对NOx排放值产生影响;柴油机加速时的燃烧噪声大于标定工况,加速工况时的NOx 排放浓度值变化较大,有时大于标定工况。     

带EGR的两段式VVL发动机点火策略仿真分析

基于GT-Power软件构建两段式可变气门升程发动机性能仿真模型,并对模型进行标定。燃烧模型及外特性计算结果与实测数据吻合,验证了模型的有效性。基于该仿真模型,分析采用大、小两种不同进气门升程时点火提前角对发动机爆震、动力性、经济性及NOx排放特性的影响。无EGR时,使用小进气门升程时较大气门升程有更高的缸内峰值压力和最高缸内温度,更易爆震且NOx排放也更高;在各自爆震边界点火时,两者动力性及经济性相近;EGR增加后爆震趋势减弱。     

点火正时对电控稀燃天然气发动机性能的影响

试验研究了点火正时对电控稀燃多点喷射天然气发动机燃烧及排放性能的影响规律。对该发动机转速为1 450 r/min,1 750 r/min,2 050 r/min,负荷为25%,50%,75%,100%的12个工况点进行了试验研究。研究结果表明,在其他燃烧边界条件不变的情况下,点火正时对该发动机输出扭矩及CH4排放影响不大,但是在2 050 r/min,100%负荷工况下,随着点火正时的进一步后移,出现扭矩下降及CH4排放增加的现象。点火正时对NOx排放有显著的影响,同一工况下,随着点火正时的推移,NOx排放明显降低。