基于一维/三维模型耦合的富氧燃烧天然气发动机数值模拟

以某1.0L3缸汽油机为基础,利用GT-Power与Converge建立了天然气发动机耦合仿真模型,并利用原机试验数据对模型进行了验证,研究了进气富氧与EGR对天然气发动机性能的影响特性,对利用进气富氧与EGR改善天然气发动机的性能进行了探讨。结果表明,随进气氧气体积分数提高,天然气发动机平均有效压力显著提高,最大可提高22.8%(氧体积分数为28%时);同时缸内温度和NOx排放升高,排气与传热的能量损失增加,燃气消耗率略有升高。加入EGR可以降低富氧燃烧下天然气发动机燃气消耗率,随着EGR率增加,燃气消耗率主要呈先减小后增加趋势;且随进气氧浓度提高,各浓度下最低燃气消耗率对应的EGR率逐渐提高;NOx排放随EGR率增加而逐渐降低,在进气氧体积分数为23%,25%,27%,29%时,EGR率分别为10%,15%,20%,25%即可将NOx排放降到原机水平;利用进气富氧与EGR可以有效地改善天然气发动机动力不足与NOx排放高的状况。     

进气压力对汽油混氢发动机性能影响的研究

在1台加装了电控氢气喷射系统的4缸汽油机上,研究了进气压力对混氢汽油机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:随着进气压力的增加,混氢前后发动机平均指示有效压力与指示热效率均有所升高;相同进气道压力条件下,混氢后发动机热效率有所提高,但进气压力较高时混氢后发动机平均指示有效压力有所降低;发动机HC与CO排放随进气道压力的增加而逐渐降低,但NOx排放随进气压力的增加而升高;相同进气压力条件下,进气混氢有利于改善发动机HC与CO排放。     

点火角对汽油混氢发动机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,就点火角对汽油中掺混氢气时发动机性能的影响进行了试验研究.试验中发动机转速恒定在1 400r/min,混氢时通过调整氢气喷射脉宽使进气中氢气的体积分数为3%,同时调整汽油的喷射脉宽使混氢和不混氢两种条件下,发动机过量空气系数均保持在1.2.试验结果表明,与原机比较,混氢后发动机平均有效压力最大时的点火角延迟,燃烧持续期缩短,点火角相同时,HC和CO排放降低,但NOx排放有所增加;混氢时,随着点火提前角的增加燃烧速度明显加快,而排放物的变化趋势与原机相同:HC与NOx排放升高,而CO排放降低.     

汽油机富氧燃烧特性试验研究

在1台4G18汽油机上进行富氧燃烧试验,进气中O2体积分数分别为21%,23%和25%,研究了不同富氧燃烧条件下的缸内压力、瞬时放热率及THC,CO和NOx排放.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,随着进气中O2体积分数的增加,燃烧与排放均有改善,燃烧相位提前,缸内压力峰值和瞬时放热率峰值均增大,THC,CO排放...     

柴油机进气预混微量甲醇裂解气的试验研究

在不改变6300ZC柴油机结构和参数的基础上,开发了柴油机进气管预混甲醇裂解气的试验系统,研究了预混微量裂解气时柴油机的燃油经济性与排放特性。研究结果表明,当柴油机进气预混甲醇裂解气的质量分数为2.5%~5.0%时,各负荷下节油率可达5%~8%,综合有效热效率明显提高,且随着裂解气掺烧浓度的增加,油耗呈下降趋势。与原机相比,NOx与炭烟排放大幅度改善,HC排放也有明显降低,CO排放略有上升。在高负荷时,NOx排放可降低37.6%,炭烟排放可降低43.5%。     

电机驱动模式下汽油机直接起停技术

在捷达轿车进气道喷射发动机的基础上搭建了试验台架,对原机ECU在发动机不同起动状态下的喷油、点火以及排放进行试验研究.结果表明,热机状态下的高速起动可以显著减少起动初期供给的喷油量,同时也可以减少点火能量;汽油机热机状态HC、CO排放要低于冷机工况;高速工况CO的排放要低于低速工况;汽油机无论是哪一种起动状态,NOx排放都处于一种较低的水平     

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。     

富氮进气对发动机NO_x排放及性能的影响

通过变进气组分,研究富氮进气对发动机NOx排放和性能的影响。结果表明,富氮进气组分对发动机动力性、燃油经济性和排放性能有显著影响:燃烧受到抑制,燃烧温度降低,NOx排放显著减少。但富氮进气将不同程度地导致发动机功率下降,比油耗升高,HC和CO排放增加。在低富氮程度下,NOx排放可显著降低,而其它的不利影响较小。另外,富氮界限较窄,超出界限将对燃烧产生明显的不利影响,因此富氮组分界限的合理确定和协同优化控制极其重要。     

点燃式乙醇发动机的性能和排放的研究

根据乙醇燃料的理化特性对电控喷射点燃式汽油发动机进行了改进,研究了进气温度和点火正时对乙醇发动机性能和排放的影响。试验结果表明:需采用进气预热解决乙醇发动机冷起动;乙醇发动机的动力性与汽油机基本相当,比能耗比汽油机低5%以上,CO和HC排放改善30%以上。     

LPG发动机电控系统设计及试验研究

设计了LPG发动机电控系统,制订了LPG发动机基本控制策略,通过试验对比了LPG发动机和汽油机的各项性能。试验结果表明:LPG发动机在动力性上相对汽油机有3.5%左右的下降,但经济性提高了大约4%;CO和HC排放均有明显降低,NOx排放略有降低。     

LJ276M汽油机性能对比试验研究

从动力性和经济性方面对LJ276M电控汽油机与化油器机型进行了对比分析表明,新开发的电控汽油机功率和转矩提高5%以上,最低燃油消耗率降低3%以上。通过工况法排放试验,对电控机型的排放性能进行了分析,结果表明电控机型的CO、HC、NO_x排放值均在国Ⅲ限值的30%以下。     

车用乙醇燃料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规定的试验方法,研究不同油品对发动机进气阀、燃烧室等部位沉积物的影响,同时用五组分分析仪随车检测发动机NOx,CO和HC的排放浓度。结果显示,乙醇汽油虽能有效降低CO的排放,但是NOx排放较高,HC排放略微增加,进气阀积炭较为严重。应加入有效的汽油清净剂改善排放。     

HCNG发动机排放特性分析

对EQD210N—20天然气发动机燃烧HCNG(氢气—天然气混合燃料)时的排放特性进行了试验和分析。试验结果表明,CO的排放浓度受燃空当量比、点火提前角、进气管绝对压力和燃料成分的影响较大;HC排放浓度有随掺氢比的增大呈降低的趋势,提高进气管绝对压力,点火提前角对HC排放浓度的影响减弱;天然气掺氢气后NOx排放升高。     

车用加热器降低汽油机冷起动排放的试验研究

通过液体燃油加热器对车用电喷汽油发动机冷却液进行预热,进行了机动车低温冷起动过程的排放试验研究。台架试验证明:加热器可大幅度降低发动机低温冷起动阶段的排放。经燃油加热器预热后,按欧Ⅲ标准,前两个15工况循环下的累积排放量在不经催化转化器时,HC降低了31.4%,CO下降2.8%,NOx下降59.5%。燃油加热器自身的累积排放量HC为原机的3.1%,CO为4.6%,而NOx仅为原机的1.8%。试验中还对同时利用燃油加热器排温预热起燃催化转化器进行了探索。     

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。     

DME预混合引导进气实现PCCI-DI燃烧的试验研究

在单缸二甲醚发动机上开展了从进气管导入部分DME实现PCCI-DI燃烧的试验研究。结果表明,采用PCCI-DI工作模式时发动机可在较宽广的转速和负荷下运行,热效率增加,NOx排放下降,但HC和CO排放有所上升;随着进气管中导入的二甲醚量的增加,NOx,HC和CO排放都随之增加;此外,发动机采用PCCI-DI工作方式时,供油提前角可在原DME直喷压燃发动机的基础上进一步推迟。     

高原环境汽油机燃用乙醇汽油的适应性研究

在海拔2 000～4 000 m的高原环境下,结合汽车道路试验和发动机台架试验,针对某载货汽车进行了燃用E10乙醇汽油与90号标准汽油的适应性对比研究.试验结果表明,燃用E10乙醇汽油后发动机的动力性和经济性均有改善,NOx排放略有升高,而CO和HC排放降低.     

含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

在1台4缸高压共轨柴油机上,通过向柴油中掺混0%,10%,20%正丁醇(质量分数),研究了在不同进气氧浓度条件下,掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明:进气氧体积分数处于20%~21%之间时,燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化;随着掺混比例的增加,燃料中含氧量增加,这导致了滞燃期的增加,且随着进气氧浓度的降低,滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强;随着燃料中含氧量增加,炭烟(Soot)排放逐渐减小;掺混燃料的含氧量对NO_x排放的影响不明显,而对指示热效率的提升有积极作用,在进气氧体积分数小于15%时,燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。