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。     

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。     

甲醇柴油发动机循环变动与排放的关系研究

通过在4100BZL增压柴油机上燃用0号柴油和甲醇柴油混合燃料(M5,M10和M15),研究了不同比例甲醇柴油在中高转速时对柴油机循环变动率和NOx排放的影响。结果表明:中高转速时,随甲醇添加比例的增加,发动机燃用3种混合燃料的最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率逐渐增加。发动机燃用4种燃料的平均指示压力循环变动率均较低,燃烧始点循环变动率较高。发动机燃用3种混合燃料最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率的规律与NOx排放规律相对应。     

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。     

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。     

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。     

压缩比对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

在1台由DH1115单缸柴油机改装而成的电热塞引燃式直喷甲醇发动机上,使用CFD模拟软件Converge耦合甲醇氧化详细化学动力学机理,研究了压缩比对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响。结果表明,压缩比对甲醇在电热塞引燃燃烧方式下的燃烧及非常规排放有着重要影响:提高压缩比,有利于甲醇的蒸发,提高甲醇混合气均匀性;较高的压缩比可以使甲醇着火时刻提前,缩短滞燃期,甲醇着火更加稳定,同时也有助于促进甲醇完全燃烧;甲醛及未燃甲醇排放均随着压缩比的提高而降低,但降低幅度随压缩比增大而逐渐减小,在压缩比提高到19及以上时,甲醛及未燃甲醇排放分别小于0.4 mg/(kW·h)和3.1 mg/(kW·h)。     

解放牌汽车CA-15型发动机燃用甲醇、汽油混合燃料M15时的排放性能研究

本文就解放牌汽车CA15发动机在燃用甲醇、汽油混合燃料M15(汽油85%、甲醇及助燃剂15%)与燃用纯汽油两种情况下,对排放性能所作的对比试验结果,作了全面而扼要的论述。试验结果表明,燃用M15与燃用汽油相比,发动机的经济性、动力性都有所改善,排放中的主要有害成分下降较多。全负荷时CO降低38%,HC降低39%;部分负荷时NO_x降低40%。排放法规外的特殊排放物质如甲醇、甲醛等有所增加,但就其绝对值而言仍是较低的。     

喷射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,在一台由1130单缸柴油机改造的直喷火花点火甲醇发动机上,利用商用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283 K,研究了喷射时刻对甲醇发动机低温(266 K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明:推迟喷射时刻能够改善缸内燃烧,使得缸内混合气能够得到较为充分燃烧,减小未燃甲醇排放,当喷射时刻由53°BTDC推迟到49°BTDC时,未燃甲醇排放显著减少;喷射时刻由57°BTDC推迟到49°BTDC时,甲醛排放增大,但当喷射时刻继续推迟到45°BTDC时,缸内最高燃烧温度超过1 200 K,使得甲醛快速氧化,甲醛排放显著减少。     

基于经济性和排放性的灵活燃料汽车匹配研究

根据不同混合比甲醇—汽油燃料的燃烧特性,将NEDC循环对应的发动机运行工况进行范围划分,以研究各种燃料在不同特性场范围内的性能。应用整车性能仿真软件建立了装配有甲醇—汽油灵活燃料发动机的模型,对各种配比的混合燃料进行经济性和排放性的模拟计算和分析。研究结果可以作为灵活燃料汽车经济性和排放性优化匹配的依据。     

车用电喷式汽油机9工况排放测试分析

按9工况法规对车用电喷式汽油机进行排放测量试验,对3种有害排气污染物(CO,HC,NOx)单工况和同类工况分担率进行了分析,得出各工况对整机排放的影响程度,并提出了改善该类汽油机排放水平的重点研究工况。     

在EQ6100型汽油机上获取最佳EGR率的试验研究

试验结果表明，在各种负荷工况下，ＥＱ６１００型汽油机采用ＥＧＲ后其ＮＯｘ排放都显下降，但ＨＣ、ＣＯ排放及燃油消耗率随ＥＧＲ率的变化则较为复杂，而因各工况下均存在一个最佳ＥＧＲ率。通过试验，给出了ＥＱ６１００型汽油机２０００ｒ／ｍｉｎ下最佳ＥＧＲ率随负荷变化的曲线，为其排气背压控制ＥＧＲ系统的设计提供了依据。     

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。     

甲醇汽油的蒸发性与气阻倾向研究

考察了甲醇汽油的蒸发特性和产生气阻的倾向,结果表明,与配制甲醇汽油的基础汽油相比,甲醇汽油的饱和蒸气压明显增大,10%和30%馏出温度明显降低,70℃以前的馏出量增加,其蒸发性高于基础汽油;甲醇汽油使用中发生气阻的倾向较基础汽油大,高温下使用有可能发生气阻;甲醇汽油蒸发性和气阻倾向增大的原因是甲醇与汽油中的某些组分形成了低沸点的共沸物。     

排气早开角对低散热Atkinson循环汽油机能量分配的影响

基于GT-Power软件建立某增压汽油机仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。优化原模型配气机构,设计包角更大的进气凸轮以实现Atkinson循环,设计多组排气凸轮以得到20°~80°范围内的多个排气早开角(θ_(EVO)),改变传热模型实现缸内的低散热条件,模拟分析了1 500 r/min,40%负荷时,θ_(EVO)对低散热前后Atkinson循环增压汽油机能量分配的影响。结果表明:常规散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为60°~70°范围内时较佳,而低散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为50°~60°范围内时较佳;降低传热系数后,该汽油机散热损失的能量大幅减少,由此减少的能量在不同θ_(EVO)下转化为指示功的比例不同,θ_(EVO)为55°时转化比例为17.4%,此时指示热效率与原机相比提高了6.58%;而常规散热条件下Atkinson循环增压汽油机的指示热效率只比原机高3.79%,说明结合低散热技术能进一步增强Atkinson循环的节能效果。     

汽油清净剂对发动机排放影响的试验研究

在M111发动机台架上,采用GB/T 19230.6—2003中所规定的试验方法,研究不同油品对发动机进气阀和燃烧室等部位沉积物的影响,同时用五气分析仪随车检测发动机NOx,CO和HC的排放浓度。结果显示:燃用加清净剂的汽油在减少进气阀积碳的同时增加了燃烧室的积碳;燃用加清净剂的汽油增加了发动机NOx的排放量,对CO排放影响不明显,若燃烧室积碳严重,会加剧HC的排放;因为试验运行时间较短,不同加剂汽油对发动机常规排放物的影响不明显,需进一步进行8×104km~16×104km的行车试验。     

Experimental investigation and comparison of nanoparticle emission characteristics in light-duty vehicles for two different fuels

In recent years, particle number emissions rather than particulate mass emissions in automotive engines have become the subject with controversial discussions. Recent results from studies of health effects imply that it is possible that particulate mass does not properly correlate with the variety of health effects attributed to engine exhaust. The concern is now focusing on nano-sized particles emitted from I. C. engines. In this study, particulate mass and particle number concentration emitted from light-duty vehicles were investigated for a better understanding of the characteristics of the engine PM from different types of fuels, such as gasoline and diesel fuel. Engine nano-particle mass and size distributions of four test vehicles were measured by a condensation particle counter system, which is recommended by the particle measurement program in Europe (PMP), at the end of a dilution tunnel along a NEDC test mode on a chassis dynamometer. We found that particle number concentrations of diesel passenger vehicles with DPF system are lower than gasoline passenger vehicles, but PM mass has some similar values. However, in diesel vehicles with DPF system, PM mass and particle number concentrations were greatly influenced by PM regeneration. Particle emissions in light-duty vehicles emitted about 90% at the ECE15 cycle in NEDC test mode, regardless of vehicle fuel type. Particle emissions at the early cold condition of engine were highly emitted in the test mode.     

Influence of oxygenate content on particulate matter emission in gasoline direct injection engine

The relationship between the oxygen content in gasoline and the particulate emission (particle number and weight) was investigated. In order to study the influence of the engine configuration on the particulate emission, four vehicles were tested in which the following systems were installed: Vehicle 1 was equipped with direct injection system which uses central mounted outwardly opening injectors. Vehicle 2 and 3 used direct injection with a side mounted multihole injectors and Vehicle 4 had port fuel injection system. Methyl tert-butyl ether (MTBE) was used as the oxygen booster. The oxygen content in the gasoline was varied from 1 to 3 wt%, which corresponds with an MTBE dosage from 3.55% to 16.11%. This study used fuel that contained the same octane number with a 2% oxygen content without oxygen components, and it was used as the reference fuel in order to distinguish the effect of the oxygen content increases and the octane boosts that result from the MTBE. All vehicle tests were performed on a roller type chassis dynamometer using the New European Driving Cycle (NEDC) and Federal Test Procedure-75 (FTP-75) cycle. The experiment results demonstrate that the oxygen content increases in the gasoline reduced the particulate emission in vehicles with direct injection engines. An equivalent phenomenon was observed in a vehicle with a port fuel injection engine, but its absolute particle number was much smaller than that of the gasoline direct injection engine. The amount of reduction of the particle number in the start (cold) phase of the test cycle was significant compared with the later (hot) phase engine operation. However, particulates were emitted even though the engine was fully warmed up, especially when the engine was highly loaded. Other factors such as fuel economy or other exhaust emissions were not significantly affected by the oxygen content.