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。     

EGR和稀燃对甲醇发动机燃烧及排放特性的影响

在废气再循环(EGR)和稀燃策略下,以一台进气道喷射点燃式大功率甲醇发动机为试验对象,研究了两种稀释策略及复合稀释对甲醇发动机性能、燃烧及排放特性的影响。试验结果表明：在相同的稀释率下,稀燃比EGR能拥有更高的缸压峰值、更短的燃烧持续期、更低的燃油消耗率和更高的有效热效率。稀燃策略在降低HC和CO排放方面效果较为显著,而EGR策略能更为有效地降低NO_x排放。在未燃甲醇和甲醛排放方面,稀燃策略效果都较好。与EGR单独稀释相比,复合稀释能显著提高甲醇发动机的有效热效率。复合稀释对HC排放的影响较小,在降低CO排放方面和过量空气稀释效果相似,优于EGR稀释,最大降低幅度高达80.3%;拥有更好的抑制NO_x排放的效果,最大降低幅度为97%。复合稀释时,未燃甲醇排放与EGR单独稀释时相当,高于过量空气单独稀释;高稀释程度复合稀释时,甲醛排放有所下降。     

稀燃技术在汽油机上的应用

从理论上讲，可燃混合气越稀，K值越大，其热效率n越高，汽油机的经济性和排放性也都得到较大的16后，由于燃烧速度过慢，爆燃增加，反而使汽油机指示功减少，油耗上升，针对此种情况，常采取措施，在火花塞附近配以较浓混合气，使燃烧室内的混合气从浓到稀有规律地分层，从而使稀混合气能正常点火和燃烧。     

甲醇发动机掺烧甲醇裂解气当量比燃烧特性研究

为评估当量比燃烧工况下掺烧甲醇裂解气对甲醇发动机性能的影响,以一台点燃式甲醇发动机为原型,建立三维仿真模型,并通过不同工况下的缸内压力试验数据进行模型标定。基于标定模型研究了当量比燃烧情况下不同裂解气替代比对发动机性能的影响。结果表明：增大甲醇裂解气替代比会导致缸压峰值、放热率峰值上升,且相应的曲轴转角提前,燃烧重心前移,燃烧持续期缩短。甲醇裂解气替代比增大,相应的发动机循环指示功逐渐减小,主要原因在于当量比燃烧情况下进入缸内的燃料质量及其总热值降低。在考虑尾气余热回收后,增大裂解气的替代比,指示热效率会有所上升,呈现先增大后减小的趋势,在替代比为50%时达到最大值41.26%。     

现代发动机稀燃技术

1什么是稀燃技术 什么叫稀燃?顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低,汽油与空气之比可达1:25以上.稀燃技术就是发动机在空燃比大于理论空燃比的情况下燃烧,这样,燃料能完全燃烧,也减少了换气损失,从而实现在部分负荷时的节能,降低尾气排放.     

车用CNG发动机理论空燃比与稀燃对比研究

文中对采用进气道内电控多点顺序喷射燃料供给方式的增压CNG发动机进行了实验研究,对理论空燃比条件下与稀燃条件下的发动机动力性、热负荷及排放性进行了对比分析。此外,文中同时给出了节气门开度及点火提前角及负荷对CNG发动机性能影响的分析结果。     

三火花塞点火系统对混动专用发动机稀燃性能影响试验研究

基于一台三缸1.5TGDI增压直喷发动机研究了三火花塞点火均质稀燃对发动机性能的影响。结果表明：三火花塞可有效拓展稀燃极限,压缩比15时,采用三火花塞在2 000 r/min、8 bar BMEP的特征工况点可实现lambda 1.95的稳定燃烧,最低油耗相比单火花塞降低约5 g/(k W·h),NO_x原始排放可降低至约50×10^-6,此时lambda受增压能力限制难以进一步增加;压缩比增加至16所能实现的最低油耗相比压缩比15改善不明显,且稀燃极限有所下降。三火花塞对爆震倾向改善作用较小,但可显著加快稀混合气的燃烧速率,相同lambda条件下其燃烧持续期相比单火花塞可缩短约3-6°CA,lambda 1.95时的燃烧持续期相比当量燃烧仅增加约2°CA。通过对潜在最高热效率的研究表明,采用三火花塞设计可在压缩比15条件下最终实现45.02%的有效热效率。     

点火能量对稀燃增压CNG发动机性能影响的试验研究

对一台稀燃增压压缩天然气(CNG)发动机进行台架试验,以揭示点火能量对其性能的影响.结果表明,当点火能量大于25mJ后,点火能量对CNG发动机动力性、经济性和排放性能的影响并不明显,但却会引起稀燃失火界限的较大改变.在综合权衡发动机性能和点火线圈可靠性这两个相互矛盾的因素后,选用45mJ作为该天然气发动机的点火能量.     

燃空当量比对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响北大核心

基于一款经柴油机改装的缸内直喷点燃式甲醇发动机,使用三维流体动力学模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理,研究了不同燃空当量比对缸内混合气浓度分布、燃烧特性及未燃甲醇和甲醛排放的影响。结果表明:当燃空当量比增加时,缸内最高燃烧温度、最高燃烧压力及放热率峰值均显著升高,甲醛和未燃甲醇排放均得到改善;当燃空当量比从0.33增加到0.67时,最高燃烧压力、燃烧温度和放热率峰值分别增加65%,72%及51%;燃空比超过0.4时,未燃甲醇及甲醛排放急剧减小,且主要集中在气缸壁附近。     

车用发动机稀燃快燃能量叠加点火系研究

根据稀燃快燃对点燃式发动机点火系统的要求,研发了一种新的多电容放电能量叠加点火系统。该系统既保留了传统电容放电点火系统的优点,又克服了其放电时间短、单次点火能量小的缺点。这里对其基本组成、工作原理、工作过程及其充、放电特性进行了研究。在此基础上运用了工程计算软件进行了分析和测试,探讨了电路参数对其充、放电特性的影响。结果表明：稀燃快燃能量叠加点火系能够大幅度提高火花塞单次放电点火能量．有效延长放电火花在高电压区的维持时间,是一种比较理想的稀燃快燃点火方式。     

稀燃汽油机降低NOx排放技术方案分析研究

采用吸附还原催化转化器和三效催化转化器的不同组合,对一台改装的16气门电控燃油喷射稀燃汽油机进行了降低富氧下NOx排放的实验研究。结果表明：三效催化转化器位于吸附还原催化转化器之前的布置方案具有较好的降低稀燃汽油机NOx排放的效果。     

点燃式发动机的稀燃技术

对点燃式发动机稀燃进行了深入的理论分析，提出了点燃式发动机实现稀燃以提高经济性和改善排放的主要技术途径。     

转速对甲醇HCCI燃烧特性的影响试验研究

在一台双缸4冲程柴油机上实现了甲醇均质压燃的试验,分析了发动机转速对甲醇均质压燃燃烧特性的影响。试验结果表明：过量空气系数和进气温度一定的情况下,随着发动机转速在一定范围内的升高,缸内压力、压力升高率和放热率均有所升高,且存在一个最佳的转速,使得压力、压力升高率和放热率处在较好的水平。     

汽油机掺烧甲醇裂解气试验研究

在1台电喷汽油机上进行了掺烧甲醇裂解气试验研究,设计了甲醇裂解系统,利用发动机高温排气裂解甲醇,并将裂解气送入气缸燃烧,研究了掺烧甲醇裂解气对发动机经济性和动力性的影响.试验结果表明:在管式裂解器中,甲醇裂解的主要产物是H2和CO,体积分数分别为60.7%~64.8%,19.1%~23.1%;汽油掺烧甲醇裂解气会导致发动机输出扭矩降低,发动机当量燃料消耗率下降,热效率增加,甲醇替代比为20%时,不同负荷下当量燃料消耗率均下降6%以上,最大可降低8.8%,有效热效率由原机32.47%提高到35.57%;原机和掺烧裂解气发动机的有效热效率均随过量空气系数的增加而增加,相同过量空气系数条件下,掺烧裂解气发动机热效率比原机高.     

ZH1105W柴油机燃用生物柴油-柴油-甲醇的性能研究

为了研究生物柴油-柴油-甲醇微乳化燃料在柴油机上的应用,在一台ZH1105W直喷式柴油机上对微乳化燃料的燃烧特性、排放特性及发动机性能进行试验研究。结果表明:1)转速为1 500r/min时,与M0相比,M5与M10在小负荷下燃烧滞后且峰值参数对应曲轴转角滞后,峰值压力和压力升高率基本不变,但峰值放热率较高;大负荷下燃烧基本同时开始且峰值参数对应曲轴转角相同,峰值压力、压力升高率及峰值放热率较高。2)M5和M10的输出功率和扭矩比M0略低。3)在满负荷速度特性下,与M0相比,M5与M10碳烟排放明显降低,CO排放略有降低,NOx和HC排放基本不变。     

高热效率稀燃发动机的产品开发

混合动力汽车是降低整车CO₂排放和污染物排放的有效解决方案。提升混动发动机最高热效率,并扩大常用工况高热效率区可以有效降低整车燃油消耗。根据混动技术平台需求,开发了一款2.0T高效稀燃混动发动机。该发动机采用高压缩比,大程径比和深度米勒循环,使用高滚流气道设计实现了过量空气系数1.8的超稀薄燃烧。凭借先进的燃烧系统和降摩擦设计,该发动机实现了44%的有效热效率。同时,41%以上热效率区域覆盖了转速从1000到4000 r/min发动机混动常用工况点,确保了出色的整车燃油经济性。此外,高效稀燃发动机还实现了115 kW的最大功率和240 N•m的转矩平台,保证了混动系统的动力性需求。     

喷射压力对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

基于电热塞引燃式直喷甲醇发动机,采用三维数值模拟方法研究了喷射压力对甲醇雾化、空燃混合、燃烧、排放的影响。研究表明:提高喷射压力使可燃混合气的均匀程度提高,而缸内平均温度和压力降低。火核形成于电热塞端部,火焰传播呈现出与柴油机和汽油机不同的规律。在高喷射压力下,处于靠近电热塞一端的燃烧室凹坑中的可燃混合气首先燃尽,而后火焰向外部传播。在排放物方面,喷射压力越大,膨胀行程中甲醛的含量越高,但排气中甲醛残余量越低,膨胀段甲醛与排气过程产生的甲醛相比可忽略不计。增大喷射压力有利于增加发动机的膨胀功,提高动力性,但喷射压力过高导致早燃,反而有损动力输出。     

轿车汽油机稀燃与发动机柴油化

介绍了轿车汽油机稀燃与发动机柴油化,详细叙述了汽油机实现稀燃的关键技术和轿车用发动机柴油化的技术特点,指出汽油机稀燃与发动机柴油化是轿车发动机节能的最佳措施和手段。