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。     

生物柴油发动机非常规排放物及测试方法

综述了生物柴油发动机非常规排放物的研究进展,对发动机燃用生物柴油和矿物柴油非常规排放物进行了分析。重点介绍了醛类、酮类、单环芳香烃(MAHs)、多环芳香烃(PAHs)、金属粒子和DDE 6类非常规排放物的主要属性及其测试方法。结果表明,在相同工况下,发动机燃烧生物柴油的醛类、多环芳香烃(PAHs)、单环芳香烃(MAHs)的排放量低于燃烧柴油,但部分金属粒子和DDE的排放量要高于燃烧柴油。非常规排放物,特别是多环芳香烃(PAHs)、金属粒子和DDE有毒、致癌。这些非常规排放物可以通过色谱仪—质谱仪联用、气相色谱仪—火焰离子探测器联用及高效液相色谱仪—紫外线检测器系统联用等方法来测定。     

含醇类燃料非常规排放污染物甲醛的实验研究

进行了RON93汽油、甲醇汽油(M15、M25、M85)、乙醇汽油(E10、E25)、-10#柴油和乙醇柴油(ED10)在一定工况下的非常规排放物--甲醛的检测.结果表明:发动机燃用汽油、柴油或醇燃料时,排气中都会产生醛类排放物,随着混合燃料中的醇含量增加,排气中醛类排放物也相应增加,汽油的甲醛排放要高于柴油;同一种燃料进行测试时,甲醛排放随着功率的增加呈先增大后减小的趋势;双三元催化转化器对甲醛有一定的催化作用.     

二甲醚均质压燃模式非常规排放的试验研究

在ZS1100柴油机上进行了二甲醚均质压燃、二甲醚—柴油混合燃料燃烧模式下的非常规排放试验研究。试验结果表明,二甲醚均质压燃非常规排放物主要是甲醛,其排放量主要与负荷变化相关,柴油机能够稳定运行的最大扭矩是20 N.m,混合燃料燃烧时,负荷可达到45 N.m。     

直喷汽油车燃烧甲醇汽油的非法规排放特性

对缸内直喷汽油车燃用M15甲醇汽油和汽油的非法规排放进行了对比研究,测试工况包含法规工况和模拟北京市交通状况的3种非法规工况。结果表明:对每一种燃油,法规工况下热起动时排放的醛酮总量、主要醛酮污染物和挥发性有机物中的BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)总量比冷起动下排放的低;在每种工况下,燃用M15甲醇汽油的甲醛排放量比燃用汽油时的高;4种工况中,快速工况热起动状态下醛酮总量、主要醛酮污染物、甲醛和BTEX总量的排放最低。     

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。     

柴油掺烧甲醇预混合燃烧和排放特性

在一台六缸柴油机上搭建了进气喷射甲醇掺烧系统,对不同替代率下的柴油掺烧甲醇工况燃烧和排放特性进行了试验研究。试验结果表明:掺烧甲醇改变了发动机的燃烧特性。随甲醇替代率的上升,预混合燃烧比例逐渐增大,扩散燃烧比例则减小。掺烧甲醇后,缩短了整体工况的燃烧持续期,使放热更加集中,改善了燃烧等容度。掺烧甲醇还会从散热系统回收一部分热量,共同作用下使热效率得到大幅提高。但大比例掺烧甲醇也会对NOx及CO排放带来恶化,并生成甲醇与甲醛等非常规排放物。同时掺烧甲醇还会延长滞燃期,因此需要调整柴油的主喷正时以保证发动机运转稳定。     

含水乙醇汽油对发动机NO_x排放的影响

通过发动机台架试验,研究了燃用不同掺比的含水乙醇汽油对发动机NO_x排放及三元催化剂催化转化效率的影响。试验结果表明:发动机燃用含水乙醇汽油后怠速工况下催化器前NO_x排放下降,相比汽油E10,E20,E30的NO_x排放量分别降低64%,68%,69.5%;随着含水乙醇掺比的增加,NO_x的催化转化率降低,E10,E20,E30的NO_x催化转化率分别降低19%,24%,34%。含水乙醇汽油在低负荷时催化器前NO_x排放低于93号汽油,负荷加大后,燃用含水乙醇汽油的NO_x排放高于燃用汽油,NO_x排放由大到小依次为E20,E30,E10,93号汽油;E20的NO_x排放在中高负荷比93号汽油上升6%。在中高负荷工况,燃用含水乙醇汽油时催化器后的NO_x排放量要高于93号汽油,大负荷工况下,E10,E20,E30催化器后的NO_x排放量分别比93号汽油高15%,6%,29%;NO_x催化转化效率随着含水乙醇掺比的增大而降低,大负荷工况下E30的催化转化率约为93号汽油的92%。     

CHTC与C-WTVC工况油耗和排放的试验研究

针对工况特征参数分析了中国重型商用车辆行驶工况(CHTC)与C-WTVC工况的差异,并在底盘测功机上对6个车型进行了试验研究,分析2种工况下各车型的油耗和排放表现。试验结果表明:CHTC中的怠速和低速、低负荷工况比例较C-WTVC工况高;CHTC较未加权C-WTVC工况油耗测试结果提高1.0%～15.1%,NO_x排放量提高11～403 mg/(kW·h);CHTC的中、低速段急加速工况是今后降低NO_x排放量的研究重点,高速段是改善燃油经济性的研究重点。     

改变缸内涡流降低车用柴油机NOx和微粒排放

用喷气式可变涡流进气系统改变车用柴油机气缸内的涡流水平，研究了涡流对柴油机微粒（PI）和NOx排放的影响。结果表明，适度降低低速小负荷工况的涡流水平，在对PT排放影响不大的情况下，可以有效降低NOx的排放量；低速大负荷工况，适度提高气缸内的涡流水平，在不至于过在提高NOx排放的情况下，可以有效降低PT排放量，中速工况涡流水平的变化对PT排放量影响不大，而降低中速小负荷工况气缸内的涡流水平，可以有效降低NOx的排放量。降低高速工况气缸内的涡流水平，可以同时降低PT和NOx的排放量。     

甲醇汽油混合燃料的甲醛排放试验研究

对M10(甲醇占10%,90号汽油占90%)、M15两种混合燃料及汽油M0在小型内燃机上进行了不同载荷下甲醛排放试验。结果表明,M10与M15甲醇汽油混合燃料在空载和满载时尾气排放中的甲醛含量较高,半载时的甲醛含量低;在空载时,随着甲醇比例的增加,尾气中的甲醛也相应增加。     

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。     

不同喷射策略下CRDI柴油机燃用柴油-桐油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

在1台共轨直喷(CRDI)柴油机上开展了不同喷射策略下桐油、乙醇与柴油混合燃料的燃烧和排放特性研究。试验结果表明:与0号柴油相比,混合燃料的着火延迟期稍长,缸内压力峰值和放热率较高,但燃烧持续期稍短;随着桐油和乙醇体积分数的增加,有效热效率(BTE)也随之增大。在低负荷时,混合燃料的CO和HC排放较高,且随着桐油和乙醇所占体积分数的增大而增加;混合燃料的NO_x排放在低负荷时较低,在高负荷时略高;在高负荷时,混合燃料的炭烟排放大大减少。总体而言,混合燃料中乙醇对发动机性能的影响比桐油大。     

Effect of fuel injection strategies on the combustion process in a PFI boosted SI engine

A low-cost solution based on fuel injection strategies was investigated to optimize the combustion process in a boosted port fuel injection spark ignition (PFI SI) engine. The goal was to reduce the fuel consumption and pollutant emissions while maintaining performance. The effect of fuel injection was analyzed for the closed and open valve conditions, and the multiple injection strategies (MIS) based on double and triple fuel injection in the open-valve condition. The tests were performed on an optical accessible single-cylinder PFI SI engine equipped with an external boost device. The engine was operated at full load and with a stoichiometric ratio equivalent to that of commercial gasolines. Optical techniques based on 2D-digital imaging were used to follow the flame propagation from the flame kernel to late combustion phase. In particular, the diffusion-controlled flames near the valves and cylinder walls, due to fuel deposition, were studied. In these conditions, the presence of soot was measured by two-color pyrometry, and correlated with engine parameters and exhaust emissions measured by conventional methods. The open valve fuel injection strategies demonstrated better combustion process efficiency than the closed ones. They provided very low soot levels in the combustion chamber and engine exhaust, and a reduction in specific fuel consumption. The multiple injection strategies proved to be the best solution in terms of performance, soot concentration, and fuel consumption.     

缸内直喷醇类燃料发动机的燃烧与排放特性

根据所测的示功图和排放,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇和乙醇时的性能和燃烧特性。研究表明,醇类燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,而且非常稳定,ATDC(3°CA～6°CA)就燃烧完50%燃料,循环变动小于6%。与燃用乙醇相比,燃用甲醇时滞燃期较短,燃烧速率较快。由于采用分层燃烧,醇类燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料时的NOx排放仅为柴油机的10%～40%,且能实现无烟燃烧,CO排放的增加低于1%,HC排放高于柴油机。     

直喷式柴油机燃用柴油——LPG双燃料燃烧与排放特性的试验研究

对在单缸直喷式柴油机上进行的柴油——LPG双燃料发动机燃烧和排放特性研究表明，双燃料发动机动力性没有出现功率损失的现象，热效率在高负荷时有一定的改善；着火滞燃期比纯柴油长，燃烧持续期缩短。排放试验表明，双燃料发动机为降低NOx和微粒排放提供一种有效途径。     

GTL燃料发动机的性能及排放特性

进行了柴油机燃用柴油、天然气制油GTL燃料及GTL-柴油混合燃料(GTL燃料体积分数分别为10％和20％)的外特性、负荷特性和ESC十三工况试验,研究了柴油机燃用GTL燃料的动力性、经济性和排放特性.试验结果表明:与燃用柴油相比,随着GTL燃料比例的增大,柴油机排放逐渐降低.燃用GTL燃料时的外特性功率和扭矩与柴油相当...