氨燃料内燃机研究现状及展望

为了满足碳中和目标,除了采用电驱系统和燃料电池发动机,还需要开发零碳或低碳燃料内燃机,以满足不同应用场景需求。氨作为零碳燃料和富氢载体,在碳中和时代越来越受到关注,成为研究热点。在总结氨及氨与其他燃料组成的混合燃料燃烧特性和燃烧机理基础上,分析氨在内燃机上应用的可行性,及与化石燃料内燃机相比氨内燃机显现的新特点,提出未来应用需要解决的关键技术。现有研究表明：氨燃料与其他高活性燃料组合,采用高活性燃料引燃是内燃机上比较可行的技术方案。内燃机可采用汽油、天然气、氢气引燃,与传统汽油机相比,在不改变发动机结构情况下,气态氨使内燃机动力性能降低,同时NOx和未燃NH3排放增加。压燃内燃机可采用低自燃温度燃料如柴油、二甲醚等引燃。与纯柴油或二甲醚内燃机相比,氨内燃机动力性能降低,排放与燃料混合比例相关。在所有引燃燃料中,采用氢燃料引燃燃烧改善效果最大,且为零碳排放,因而氨氢融合内燃机是碳中和时代非常有竞争力的零碳动力。未来,实现氨氢融合燃料内燃机应用也需要解决一些研发课题,包括专用氨喷射系统研发、合适的后处理系统研发和车载氨裂解系统研发等。     

内燃机燃料化学动力学机理的研究进展

综述了国内外构建甲醇、乙醇、正庚烷(替代柴油)、异辛烷(替代汽油)、癸酸甲酯(替代生物柴油)等内燃机燃料详细化学动力学机理的研究进展.介绍了国际燃烧学界和反应动力学界对复杂反应体系的反应机理进行简化处理的主要方法,以及运用这些方法所取得的研究成果,比较分析了不同机理简化方法的理论基础和优缺点.鉴于代用燃料常采用掺烧方法...     

聚焦汽车材料的轻量化技术

汽车在陆路交通工具中的优势在于它携带着驱动所需的能源，因而可以随意选定道路。自汽车发明迄今，内燃机仍是汽车的主导动力机。可储存在轻薄油箱中的汽油或柴油，由于技术和经济上的优势仍是主导的能源。汽油和柴油来源于石油储藏，按当代的炼油技术和经济条件，原油质量的一半左右转化为汽油和柴油。     

任重道远 中国乘用车柴油化艰难历程

柴油燃烧过程是内燃机最高效的燃烧过程，与其他动力相比，它具有独特优势。现代柴油机较常规燃油喷射汽油机具有节能（降低油耗30％）、环保（减少25％CO2排放）、强劲（扭矩提升50％）等特点，它也是一项保证未来全球移动性可持续发展的节能环保绿色技术。为此，全球著名汽车厂商均倡导推广使用清洁柴油汽车。     

氢内燃机汽车与传统内燃机汽车的经济性比较研究

为研究氢内燃机汽车推广应用潜在的经济价值,对氢气的生产成本、氢内燃机汽车的改装成本、运行成本进行了调查研究,探讨了轿车和公交车改装氢内燃机后潜在的碳交易收益。研究结果表明,当前技术条件下,氢气使用成本为2～2．5元,m3与汽油轿车相比,氢内燃机轿车可节省35％左右的燃料费用：与城市单层中型柴油公交车相比,氢内燃机公交车可节省20％左右的燃料费用。在不考虑政府补贴的前提下,氢内燃机轿车运行3年的碳排放收益与运营成本节约能够抵消改装成本,氢内燃机公交车运行10年可抵消改装成本。与CNG汽车相比,氢内燃机汽车能够持续、稳定地获得可观的碳交易收益。因此,氢内燃机轿车及公交车的推广具有良好的经济效益和长远的环境效益。     

天然气掺氢燃烧及排放性能的元素势能法分析

采用元素势能法对天然气掺氢燃烧进行计算,对理论绝热燃烧性能、燃烧排放性能进行分析,计算和分析的结果证明天然气掺氢燃烧技术对于降低排放有很好的效果。     

燃烧方式对氢内燃机燃烧和排放的影响研究北大核心

基于氢内燃机试验样机建立内燃机三维实体模型,耦合详细氢空气化学反应机理,运用Converge软件建立氢内燃机CFD仿真模型并进行验证,仿真分析了中高负荷下稀薄燃烧和当量燃烧两种燃烧方式下氢燃料内燃机的燃烧特性和NO_x排放规律。仿真结果表明:在氢气供给量相同的情况下,稀薄燃烧比当量燃烧速度更快,OH浓度更高,因而稀薄燃烧会得到更高的缸内压力,更有利于动力性的发挥;两种燃烧方式下的缸内最高平均温度较为接近,但当量燃烧方式下最高温度相位相对滞后,可以有效降低NO_x排放。采用EGR技术可以实现当量燃烧,但过大的EGR率也会带来内燃机动力性能下降。     

掺氢比对低热值气体发动机燃烧性能的影响

基于台架试验开展了发动机燃用2种典型低热值气体燃料(煤层气、沼气)掺混氢气燃烧性能的试验研究,分析了掺氢比对发动机燃烧特性参数的影响和对低热值气体发动机燃烧稳定性的影响。结果表明:低热值气体掺混氢气后,改善了低热值气体发动机的燃烧性能,最大缸压值上升,其对应的曲轴转角前移,燃料燃烧的火焰发展期大幅降低;随着掺氢比的增加,发动机平均指示压力更加集中分布在均值附近,且掺氢比越高,效果越明显。     

基于AVL BOOST的氢燃料内燃机稀燃过程研究

应用AVL BOOST软件建立了氢燃料内燃机在稀燃状况下的计算模型,并在不同燃空当量比和点火时刻下,对氢内燃机燃烧过程进行了数值模拟,模拟结果和试验结果吻合较好。在此基础上,进行了点火提前角和燃空当量比对氢内燃机燃烧过程的影响研究,为合理组织氢内燃机的燃烧过程研究提供了依据。     

金属蜂窝载在汽车工程中的应用(上)

一.概述 　　近几十年来,汽车工程师一直致力于降低汽车排放技术的研究开发,并不断有诸如电动车、混合动力车及燃料电池车等低排放(LEV)或零排放(ZEV)车辆技术推陈出新.事实上,现今机动车辆的动力载体仍以汽油或柴油内燃机为绝对主体,只有降低内燃机汽车的排放才能真正缓解和逐步解决现行汽车排放污染的问题.降低汽车排放污染的课题主要分为如下三个分支,即内燃机燃烧技术(机内净化)、燃油品质及废气处理(机外控制).……     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

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。     

汽车节能环保新技术

对以汽油机、柴油机和HCCI发动机为动力的汽车节能环保控制技术进行了综述,其中包括传统汽油机节能减排主要技术,缸内直喷式(GDl)汽油机的应用现状与技术难点;柴油机先进的燃油喷射技术,进气管理系统及排气后处理技术;HCCI发动机产业化发展方向.结合我国目前现状,讨论了国内汽车内燃机节能减排发展方向和急待解决的问题.     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究

F-T柴油具有十六烷值高、几乎不含硫和芳香烃的特点,正丁醇是能量密度较高的可再生的生物质燃料。在增压中冷4缸柴油机上对比研究了0号柴油、F-T柴油和F-T柴油-正丁醇混合燃料的燃烧、排放特性。结果表明:与柴油相比,掺混丁醇后缸内压力峰值、压力升高率降低;燃用F-T柴油-正丁醇混合燃料可同时降低炭烟和NO_x排放,随着正丁醇掺混比例的提高炭烟排放显著降低,F-T柴油掺混20%正丁醇的炭烟排放降幅高达67.8%,NO_x排放降幅达20.9%。     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

在1台4缸高压共轨柴油机上,通过向柴油中掺混0%,10%,20%正丁醇(质量分数),研究了在不同进气氧浓度条件下,掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明:进气氧体积分数处于20%~21%之间时,燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化;随着掺混比例的增加,燃料中含氧量增加,这导致了滞燃期的增加,且随着进气氧浓度的降低,滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强;随着燃料中含氧量增加,炭烟(Soot)排放逐渐减小;掺混燃料的含氧量对NO_x排放的影响不明显,而对指示热效率的提升有积极作用,在进气氧体积分数小于15%时,燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。     

纳米燃油添加剂对柴油机颗粒物排放特性的影响

在186FA柴油机上对质量分数为50mg/kg和100mg/kg的CeO2或Co3O4纳米颗粒-柴油混合燃料进行颗粒物排放特性台架试验,采用扫描电镜和热重分析仪对采集到的颗粒物样品进行微观结构形貌及热重特性分析。结果表明:纳米CeO2和Co3O4颗粒均可改善柴油机颗粒物排放,与0号柴油相比,混合燃料颗粒物比排放量下降16.4%~35.9%;混合燃料颗粒物排放的粒径分布仍呈单峰分布的特点,峰值均在0.56~1.0μm区间内,微观形态下的粒径和孔隙率明显变小,团聚程度提高;混合燃料燃烧过程中颗粒物发生氧化反应的起燃温度、失重率峰值温度及燃尽温度均有所降低,最大失重率明显增加。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能.结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大.     

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。     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。