天然气/氢气混合燃料发动机的稀燃极限和排放特性试验研究

在东风EQD210N-20天然气发动机上进行了天然气与天燃气/氢气混合燃料体积混合比例为10%、30%和50%的稀燃极限和排放特性试验研究.实验结果表明:燃烧混合燃料比燃烧天然气时的稀燃极限大,并且随着掺氢比例的增大,燃烧过程的火焰发展期和快速燃烧期缩短,发动机的指示热效率、平均指示压力和NO2的排放增加;但是当发动机在大于天然气/氢气混合气的稀燃极限工作时,其指示热效率、平均指示压力和NO2的排放迅速下降,平均指示压力变动系数、CH4和CO的浓度迅速上升.     

进气道喷水对汽油机燃烧特性影响的三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)软件对1台缸内直喷汽油机在转速5500r/min、平均有效压力(BMEP)约为2MPa的工况下建立了缸内直喷汽油、进气道喷水的双喷射发动机三维性能仿真模型。研究了不同喷水比例和点火时刻下的缸内油气混合和燃烧特性的结果,评估了进气道喷水对于提高发动机效率的潜力。研究结果表明,进气门开启初期液态水蒸发较快。随着喷水比例的提高,过量空气系数增大,缸内温度和过量空气系数的均匀性均得以优化。相对于不喷水状态,进气道喷水能够有效降低缸内温度。在BMEP相近时,相对于不喷水状态,进气道喷水的指示热效率有所增加。进气道喷水可以降低火焰传播速度,需提前点火时刻来维持燃烧相位。     

正丁醇预混合气对轻型柴油机热效率和排放的影响

对1台轻型柴油机进气道进行改装,从而在进气道中形成均质丁醇预混合气。研究了在不同工况下正丁醇预混比对发动机指示热效率和排放的影响。研究结果表明:随着丁醇预混比例的增加,发动机指示热效率呈现上升的趋势,转速为3 350r/min,平均指示压力为1MPa时指示热效率的提升率达到最大为4.3%;压力升高率过大,限制了在大负荷条件下使用更高的丁醇预混比例;随着丁醇预混比例的增加,发动机soot和NO_x排放明显改善,而CO和HC排放均随着丁醇预混比的增加而增大。     

电控喷射单一燃料CNG轿车发动机的性能试验

研究了过量空气系数及点火时刻对某电控喷射单一燃料压缩天然气发动机的动力性、经济性和排放性能的影响.试验结果表明,在整个转速范围内,该发动机的有效燃料消耗率比汽油机平均降低了约17.7%,有效热效率平均提高了9.68%.在此基础上得到了在变过量空气系数和点火时刻下,该天然气发动机的燃烧、排放规律.     

MPI+GDI发动机稀薄燃烧性能研究

为了研究甲醇替代比和过量空气系数对复合喷射发动机稀薄燃烧及排放特性的影响,本研究基于1台自行改造的包含甲醇进气道喷射和汽油缸内喷射(M PI+GDI)的光学复合喷射系统发动机,建立三维仿真模型,进行缸压试验验证,研究稀薄燃烧条件下不同过量空气系数和甲醇替代比下缸内燃烧和排放特性.研究结果表明:随着过量空气系数的增大,火焰传播变慢,放热率峰值出现也晚,后燃现象增强,缸内压力峰值降低且相位推迟,指示热效率呈上升趋势;CO和NO x排放下降,未燃碳氢化合物(THC)排放先降后升,过量空气系数为1.4时最低,原因是适当增加过量空气系数可使燃烧更充分,但是过量空气系数过大导致燃烧不稳定.随着甲醇替代比增加,缸内压力峰值不断增加且相位提前,高甲醇比例的燃料燃烧速度快,燃烧重心前移,排气温度降低,NO x排放增加,T HC排放先降后升,CO排放降低.研究结果为甲醇汽油复合喷射发动机的参数优化设计提供了理论依据.     

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。     

进气温度对乙醇燃料均质压燃燃烧过程的影响

采用自行设计的进气温度控制系统,在一台由CA6110柴油机改造而成的均质压燃(HCCI)单缸机上进行了进气温度对乙醇HCCI燃烧影响的试验研究。研究发现,在每个工况下都存在一个对应于最大热效率的进气温度,称之为最佳进气温度(PIT),得到了发动机转速、过量空气系数和最佳进气温度间的MAP图。当实际进气温度低于最佳进气温度时,混合气燃烧不及时,指示效率下降;实际进气温度高于最佳进气温度时,混合气燃烧提前,压缩负功增大,指示效率下降;只有当进气温度处在最佳进气温度时,才有最大的指示效率。     

浅析汽油发动机可燃混合气燃烧及三元催化转化器工作机理

1可燃混合气对汽油发动机性能的影响为了保证汽油发动机正常运行,需要提供合适浓度的可燃混合气,可燃混合气浓度决定燃烧时的燃烧速度、气缸压力及火焰温度等,进而决定汽油发动机的工作性能,可使用空燃比及过量空气系数对可燃混合气浓度进行评价。1.1空燃比空燃比是指可燃混合气中空气质量与燃油质量之比。     

高效汽油机用的电晕放电点火系统

为了进一步降低燃油耗,未来的汽油机将以稀薄空燃混合气和较高的平均有效压力运行。Federal-Mogul公司面临这一挑战,并开发出一种电晕放电点火系统,目的是在高平均有效压力下能可靠地点燃过量空气系数大和废气再循环率高的混合气。发动机试验表明,这种新型点火系统具有高达10%的直接节油效果。     

混合气分层对HCCI汽油机极限负荷和燃烧特性的影响

对比研究HCCI汽油机在不同空燃比下采用混合气分层策略时的极限负荷、NOx排放量和燃油经济性,考察了在此策略下过量空气系数λ和EGR率对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,混合气分层压缩燃烧模式能有效降低HCCI燃烧的压力升高率,具有拓展负荷范围的潜力,但同时也使NOx排放增加;适当的过量空气系数能在一定程度上改善HCCI发动机的燃烧特性,采用9%的EGR率时发动机油耗率最低,具有明显节油效果。     

氩氢氛围下气态氧喷射的喷射特性研究

氩气循环发动机是一种零排放的发动机新概念,本文中立足于探索氩气循环发动机上更高效的喷射策略,利用定容燃烧弹对氧气向不同比例的氩氢氛围中喷射的射流特性进行了研究。研究主要对氧气射流的贯穿距、射流体积、卷吸率等特性进行了计算和分析。结果表明:提升喷射压力有利于氧气射流贯穿距和卷吸率的增加;背景压力的下降会使射流体积增大,但会对卷吸率产生负面影响;氩氢氛围中氢气的比例对射流的贯穿距、卷吸率等特性影响明显,较高的氢气浓度会带来射流贯穿距的快速增长和较高的射流卷吸率。     

有关稀薄燃烧

将过量空气系数从λ=1左右提高到λ远超过1.1的水平,可以降低发动机油耗并改善CO_2排放。据报道,空气对充量的稀释率达到50％时,可节油12％。这就是稀薄燃烧。稀薄燃烧发动机中,可将汽油喷在进气门前,也可直接喷入缸内。 过稀的混合气会给燃烧带来麻烦,所以存在稀薄燃烧极     

过量空气系数对燃气锅炉热效率的影响

本文主要以燃气锅炉过量空气系数对锅炉热效率的影响为重点进行阐述,以SZS20–1.25–Q燃气锅炉现状为主要依据,从过量空气系数同锅炉热效率之间的关系、锅炉燃烧效率计算几个方面进行研究分析,其目的在于有效分析燃气锅炉过量空气系数对锅炉热效率的影响,进一步调整优化燃气锅炉过量空气系数指标,保障燃气锅炉经济效益的提高。     

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.     

运行参数对汽油HCCI燃烧稳定性和循环变动的影响

为研究进气温度、过量空气系数和发动机转速对汽油均质压燃(HCCI)燃烧稳定性和循环变动的影响,在一台改造后的试验发动机上进行相关试验。试验结果表明,随着进气温度的升高,循环变动较小,最高燃烧压力分布较为集中,进气温度140℃较为合适;汽油HCCI的燃烧循环变动系数对过量空气系数不敏感,随着过量空气系数的增大,最高燃烧压力的出现时刻提前;随着发动机转速增大,循环变动系数变化不大,最高燃烧压力的平均值变大,最高燃烧压力分布集中。     

废气再循环对天然气发动机性能影响研究

利用1台增压中冷天然气发动机,在2 840 r/min,75%和50%负荷、过量空气系数a为1.1~1.3稀混合气条件下研究了EGR对天然气发动机性能影响。结果表明:不同负荷和a下,随着EGR增加,NOx排放迅速降低,与单纯采用空气稀释相比,稀混合气加EGR联合稀释的方式更具降低NOx排放的潜力,75%负荷、a=1.3发动机达到稳定运行界限时(循环变动系数为10%)NOx排放降低到0.3 g/(kW.h),而单纯采用空气稀释时只能降低到1.92 g/(kW.h);当EGR率小于10%时,随着EGR增加,HC和CO排放缓慢增加,有效热效率缓慢下降,当EGR率超过10%后,HC,CO排放增加和有效热效率下降的速度都加快。小负荷时产生的NOx排放较少,且达到相同NOx排放目标值时所需的EGR量也较少,但是会产生较高的HC和CO排放及较低的热效率。     

喷水对氩气循环天然气发动机爆震及热效率的影响分析

基于一台汽油/天然气两用燃料的涡轮增压三缸发动机，建立 GT-Power仿真模型，研究喷水对准氩气动力循环发动机工作过程的影响。结果表明，在低负荷工况下，喷水后缸内的温度和压力都下降；增大水气比 （水和甲烷的质量比） 和推迟点火则传热损失减少但排气损失增加，存在热效率提升的较宽水气比范围和最优的水气比，推迟点火时刻和喷水对于爆震有良好的抑制作用。在大负荷爆震工况下，喷水能够显著抑制爆震，提前点火时刻可以得到更优的燃烧效率，喷水可使制动平均有效压力 （Brake Mean Effective Pressure，BMEP） 为0.6 MPa时指示热效率提高0.2%、有效热效 率提高0.1%，0.8 MPa工况的指示热效率提高0.4%、有效热效率提高0.2%，1.2 MPa工况的指示热效率提高1.2%、有效热效率提高0.8% （水气比为1工况相对于水气比为0.4工况）。结合低负荷工况和高负荷工况的表现，发现喷水能有效抑制发动机的爆震，并能提升发动机的热效率。     

不同过量空气系数下天然气发动机循环变动特性研究

试验研究了过量空气系数对天然气发动机循环变动特性的影响,研究结果表明,当过量空气系数从1逐渐增大到1.8时,发动机的循环变动增大。最高燃烧压力(pmax)与平均指示压力(pmi)有一定的相关性,高的pmax循环对应着高的pmi循环。高的pmi和pmax对应着短的火焰发展期(θd),短的50%质量已燃持续期(θx=0~0.5)和短的燃烧持续期(θb)。而且,pmax与其对应的曲轴转角(φpmax),最大压力升高率(λpmax)与pmi,θd与θx=0~0.5,θd与θb都存在很好的对应关系。     

富氧燃烧发动机缸内过程试验研究

提出汽油发动机富氧燃烧技术,在单缸化油器式汽油机上进行富氧燃烧试验。利用燃烧分析仪对相同负荷状态下不同氧气浓度富氧燃烧时发动机的燃烧特性进行分析。当进入气缸助燃的空气中氧气浓度增加到24%时,气缸的最大压力升高15%,最大压力发生时刻提前,燃油放热增加,开始放热时刻提前,燃烧过程的循环变动量降低,燃烧稳定性提高。同时利用尾气分析仪对怠速状态下不同氧气浓度富氧燃烧发动机的尾气进行监测,检查发动机排放的变化。试验结果表明,富氧燃烧发动机尾气中HC和CO浓度大大降低,NOX浓度升高。     

天然气发动机稀燃工况燃烧循环变动特性研究

对一台点燃式多点电喷天然气发动机在稀燃工况下进行试验,获得了各工况下的连续循环缸内压力数据,并计算了每循环与压力相关的燃烧循环变动特征参数及循环变动系数,进而研究了稀燃工况下天然气发动机的燃烧循环变动特性。结果表明,在稀燃条件下,每循环缸内峰值压力与平均指示压力有稳定的线性相关关系,每循环缸内峰值压力出现时刻与峰值压力和平均指示压力的线性相关关系随当量比的减小,均出现了由负相关到正相关的转变,并且混合气当量比越小,天然气发动机的燃烧循环变动越明显,在当量比为0.60~0.65时,平均指示压力变动系数有加速增长的趋势。