醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究

在1台经过改装的单缸柴油机上,采用气相色谱和FT-IR红外光谱检测技术,开展了进气道喷射DME和甲醇双燃料HCCI燃烧方式,以及进气道喷射DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下,非常规污染物排放特性的试验研究。结果表明,在不同的燃烧方式下均检测到甲醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯等非常规排放物,且甲醛是非常规排放物中的主要成分。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,在同一负荷下随着甲醇喷射量的增加,甲醛、乙醛、甲酸甲酯的排放都有所增加;在同一甲醇浓度下随着发动机负荷的增加,甲醛的排放增加,乙醛的排放减少,甲酸甲酯的排放先减少后增加。复合式燃烧方式下,甲醛的排放随着有效功率的增大呈先降低后升高的趋势;甲酸甲酯和甲酸的排放均随着有效功率的增加而减少,随着DME喷射比例的增加而增加。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,甲醇排放量增加十分明显。     

碳平衡法计算甲醇汽车燃料消耗量

甲醇作为重要的车用替代燃料之一,也需要测量和计算燃料消耗量。我国已发布非醇类燃料《乘用车燃料消耗量限值》标准,试验采用甲醇汽车通过底盘测功机检测C0,CO2,HC排放量,根据碳平衡法原理得出甲醇燃料消耗量数学模型。计算燃料消耗量以及甲醇与汽油当量的体积比,并通过体积比直接将排放检测报告中的数据转化成甲醇燃料消耗量。实现了燃料经济性的定量评价。     

汽油机掺醇燃烧甲醛排放及后处理适应性研究

进行了电喷汽油机燃用汽油和多种不同掺混比例甲醇汽油的试验研究,使用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了普通三元催化器前后的甲醛排放。试验结果表明:甲醛排放量随掺醇比例、转速的增加而增大,随扭矩的增加先减少后增加;三元催化器对甲醛排放的催化转化效率随着掺醇比例的增加而减小;燃用M30以下低比例甲醇汽油时,催化器对甲醛排放的催化转化效率在多数工况都能达到85%以上,受工况影响并不明显;燃用M50以上中高比例甲醇汽油时催化器对甲醛排放的催化转化效率受工况影响较大,随着发动机转速、扭矩的增加而增加,在低转速低负荷下催化效率下降明显。     

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。     

高压缩比甲醇发动机非常规排放影响分析

采用一维GT-Power和三维CFD仿真软件耦合甲醇氧化详细化学动力学机理，以某传统柴油机参数为基础，搭建了火花点火式甲醇发动机的一、三维物理模型，研究了该甲醇发动机的非常规排放。研究表明：随着负荷的增大，未燃甲醇与甲醛的排放呈现先减少后增多的趋势；小负荷时，增加点火提前角更能有效降低未燃甲醇及甲醛排放；随着转速增加，未燃甲醇排放有增加的趋势，而甲醛排放呈现先增加后减少的趋势；增大EGR率更能明显地降低未燃甲醇及甲醛的排放；压缩比增大可以降低未燃甲醇及甲醛排放，且其增加到17.5之后，排放量几乎接近于0;当压缩比较小时，当量比的增大能有效减少未燃甲醇及甲醛排放；未燃甲醇与甲醛主要分布在缸壁、缸盖底面与活塞顶面的一些缝隙区域。     

甲醇发动机与汽油发动机瞬态排放特性的对比研究

将一台电控多点喷射式汽油发动机改造为燃用甲醇燃料的甲醇发动机,并对甲醇发动机与原汽油发动机的瞬态排放特性进行了对比研究,分别检测了三效催化转化器后的常规污染物(CO、THC、NOx)和非常规污染物(甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、氨)的排放。结果表明,甲醇发动机3种常规污染物的排放都明显低于汽油发动机,但非常规污染物甲醛和乙醛的排放高于汽油发动机;装用三效催化转化器使二者的氨排放都增高,前者增高的幅度更大。     

甲醇汽车尾气排放中未燃甲醇含量的测定

文章建立了一种利用顶空-气相色谱-质谱联用法测定甲醇汽车尾气排放中未燃甲醇含量的检测方法,采用硅胶采样管吸附甲醇汽车尾气排放中的甲醇,再用水将硅胶采样管中的甲醇洗脱,洗脱液用顶空气相色谱质谱仪测定。此方法的最低检出限是0.035μg/mL,线性范围为0.1μg/mL-40μg/mL,加标回收率在98%-101%。结果表明,此方法简单灵敏,线性范围宽,检出限低,精密度好,经实际样品测定,完全满足甲醇汽车尾气排放中未燃甲醇含量的测定。     

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。     

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。     

点火时刻对甲醇发动机非法规排放影响

正本文基于一台经柴油机改装的缸内直喷点燃式发动机,研究了不同点火时刻对甲醇发动机甲醛及未燃甲醇排放影响。研究表明:提前点火时刻能够降低甲醇发动机非法规排放。2016年国家环保部和国家质检总局联合发布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》,全面加严了轻型汽车尾气排放测试要求,对排放污染物限值也更加严格,同时提出了对PM及PN的排放限值要求。国家对汽车污染物排放的苛刻要求给传统汽车企业带来了巨大压力,因此寻求一种清洁     

甲醇柴油在增压中冷压燃式发动机上的试验研究

采用助溶剂解决柴油和甲醇相溶性问题并配制出柴油醇燃料,在增压中冷压燃式发动机的结构和参数不作任何调整的条件下,进行了不同甲醇含量柴油醇的燃烧、性能和排放特性的试验研究。研究表明,在供油量一定的情况下燃用柴油醇,发动机的燃烧特性发生变化,导致性能和排放变化,且随燃料中甲醇含量的增加,变化趋势加剧,特别是在小负荷情况下。     

甲醇汽车燃料消耗量的当量比和替代比

简述了碳平衡法原理,并给出了根据碳平衡法得到的甲醇燃料消耗量数学模型。根据甲醇燃料消耗量与相同碳排放的汽油燃料消耗量的计算,得出甲醇与汽油的当量比为2.17。因甲醇汽车燃烧甲醇时的排放低于燃烧汽油,同一台M100甲醇汽车甲醇燃料消耗量与汽油燃料消耗量的比值要低于2.17,即替代比小于且接近于当量比。通过实车检测得出,M100甲醇汽车的甲醇与汽油的替代比在1.9～2.0之间,取1.95较为合适。     

点火时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

针对甲醇发动机低温冷起动困难,在1台由1130单缸柴油机改造而成的直喷火花点火甲醇发动机上,利用CFD模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理,通过电热塞将进气温度加热到283K,研究了点火时刻对甲醇发动机低温(266K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明:提前点火时刻能够使缸内混合气得到较充分燃烧,减少未燃甲醇排放,当点火时刻由8°BTDC提前到11°BTDC时未燃甲醇排放显著减少;提前点火时刻能够降低甲醛排放,当点火时刻提前到17°BTDC、缸内最高燃烧温度超过1 300K时,甲醛快速氧化,甲醛排放显著减少。     

甲醇-柴油双燃料发动机喷醇MAP优化

在优化双燃料发动机喷醇MAP中应用了一种新方法,根据4B26甲醇-柴油双燃料发动机台架试验数据,用Matlab编写BP人工神经网络(BP-ANN)程序模拟发动机输入输出对应关系,利用遗传算法(GA)程序对神经网络模型中的喷醇MAP寻优。仿真结果显示,人工神经网络能简单快速地模拟发动机的实际运行情况。人工神经网络、遗传算法联合运行,能找到不同转速不同负荷下的最佳喷醇量。稳态工况试验表明,在保证双燃料发动机循环变动不致过大的情况下,应用该方法得到喷醇MAP的发动机醇耗比原机提高24.3%,炭烟排放降低7.5%,同时消除了循环变动。     

气口喷射惰性添加剂的正庚烷HCCI燃烧过程的研究

在单缸发动机上对气口喷射多种惰性添加剂(甲醇、乙醇、异丙醇和MTBE)对正庚烷HCC I燃烧的影响进行了比较,结果表明,甲醇对着火抑制效果最显著,但是综合分析热效率和排放等因素,乙醇最佳。接着对乙醇着火控制机理进行了详细的试验研究和化学动力学分析。对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于乙醇的比例。     

EGR回路喷甲醇在柴油机上的应用研究

在YC6A220C柴油机上进行了进气道喷甲醇结合EGR的试验研究,在保持原柴油机动力性基本不变的基础上,研究了在不同负荷下,选用不同的EGR率和不同甲醇消耗率对原机的动力性、经济性、NOx和炭烟排放的影响。研究结果表明:单纯地使用EGR对于降低NOx效果比较明显,但是难以同时降低炭烟的排放,尤其当EGR率超过30%时,随着EGR率或者负荷的增加炭烟也急剧增加。向回路喷入适量甲醇后,不但可以保证NOx排放减少,而且炭烟排放也可以大幅度降低。在1 500r/min(最大扭矩转速)下,在EGR率为20%~35%,甲醇消耗率为50~70g/(kW·h)范围内,可以同时降低NOx和炭烟排放。发动机的动力性和燃油消耗略有降低,排放水平均低于燃用0号柴油。     

汽油机OBD失火检测技术

车载自动诊断系统（OBD）是实行国Ⅲ和国Ⅳ排放标准的核心内容,汽油机失火诊断是OBD的一个重要功能。指出了汽油机失火的原因和危害,分析了汽油机失火检测的3种方法,建立了TU5JP4汽油机曲轴转速检测法的GT—Power仿真模型。结果表明：汽油机失火时,转速和扭矩都会出现短时间的下降,其中扭矩下降更为明显,同时排气中O2浓度升高,CO2的浓度下降。将GT—Power软件应用于发动机失火故障模拟,对失火诊断系统的开发有较好的指导作用。