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。     

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。     

点火时刻对缸内直喷汽油机燃烧过程影响的研究

利用计算流体力学(CFD)仿真技术,建立了某分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机(GDI)的计算模型.研究了点火时刻对该GDI发动机缸内燃烧过程影响的变化规律.结果表明,随着点火推迟,缸内最高燃烧压力降低,缸内温度先升高后降低,CO的排放逐渐降低;而随着点火时刻提前,最大放热率峰值先增加后减小.     

喷嘴开启压力对DISI甲醇发动机燃烧和排放的影响

在1台经过改装的1.99L自然吸气缸内直喷点燃式甲醇发动机上,进行了喷嘴开启压力对发动机有效热效率、燃烧及排放影响的试验研究。在发动机转速为2 000r/min的各负荷工况下,选取7.5 MPa,12.5 MPa和17.5 MPa 3个喷嘴开启压力进行试验分析。结果表明:随着喷嘴开启压力的降低,发动机有效热效率、最大缸内压力和放热率略微增加,但是在小负荷工况下降低喷嘴开启压力,HC排放和CO排放显著增加,在大负荷工况下提高喷嘴开启压力会使NOx排放显著增加。     

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     

火花点火发动机起动工况下未燃HC排放研究

为了探索火花点火发动机在起动工况下影响未燃ＨＣ排放的主要因素以及顶岸狭缝间隙对未燃ＨＣ排放的影响，设计了活塞顶岸狭缝处瞬态温度测量系统并对瞬时未燃ＨＣ排放进行了测量，通过试验发现，在起动工况下缸涔最大的ＨＣ生成源是由壁面激冷效应所造成的不完全燃烧，并首次提出了起动工况下狭缝容积释放ＨＣ占总体未燃ＨＣ排放１０．８％的结论。为进一步研究降低火点炎发动机在起动工况下未燃ＨＣ排放提供３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。     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

基于喷射正时的柴油机燃烧和排放研究

基于集成电控单体泵柴油机,讨论了喷射正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。喷射正时对滞燃期和速燃期有显著的影响,从而影响放热规律、缸内压力和燃烧温度,进而对NOx和PM排放特性有显著的影响。在中大负荷下,随着喷射正时的滞后,放热率曲线相对于上止点的相位滞后,缸内最高燃烧温度下降,NOx排放下降,PM排放升高。在中小负荷下,随着喷射正时的进一步滞后,NOx和PM的排放同时下降。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

燃料辅助喷射对柴油机起动着火及排放的影响

为了研究辅助燃料对柴油机起动工况着火及排放的影响规律,在柴油机起动过程中,向进气道内分别喷射不同浓度的乙醚和C3H8进行了试验。试验结果表明:辅助喷射适当种类的燃料,可实现诱导、促进着火并改善燃烧的目的。辅助燃料除应具备良好的挥发性外,其着火性也是改善起动性能的重要因素。进气道喷射C3H8会抑制起动着火性,随喷射浓度的增加,燃烧恶化,HC排放升高;喷射适量浓度乙醚,可以促进起动过程着火,完全消除起动工况失火和不完全燃烧循环,在降低HC排放的同时,减少PM排放50%以上。     

多次喷射对柴油机燃烧与排放影响的试验研究

基于1台高压共轨涡轮增压柴油机,采用不同的预喷正时、预喷油量与后喷正时等,研究了多次喷射对燃烧放热、排放生成与燃油经济性的影响,以实现均质压燃和低温燃烧过程。研究结果表明:随预喷正时提前,缸内峰值压力降低,主燃阶段的滞燃期缩短,NOx和炭烟排放均降低;随预喷油量增加,预喷阶段燃烧的放热率和最大压力升高率增大,NOx和HC排放增大,而PM和CO排放降低;随后喷始点推迟,缸内压力与主放热率峰值差异变小,NOx排放降低,但炭烟排放先增大后逐渐降低。     

纯甲醇发动机冷起动系统开发

针对甲醇汽化潜热大,蒸发困难,纯甲醇发动机冷起动困难的问题,开发了一套甲醇加热器来改善甲醇汽化问题。通过PTC热敏电阻加热片给蒸发器提供热量,使蒸发器温度升高。为防止初始加热电流过大,加热用的16个热敏电阻被分成4组,依次间隔30 s通电加热。冷起动时控制PTC对甲醇蒸发器加热,当蒸发器内温度达到一定值后起动发动机。试验结果表明,环境温度1℃时,加热器加热到80℃以上即可实现甲醇机的顺利起动。     

点火正时对电控稀燃天然气发动机性能的影响

试验研究了点火正时对电控稀燃多点喷射天然气发动机燃烧及排放性能的影响规律。对该发动机转速为1 450 r/min,1 750 r/min,2 050 r/min,负荷为25%,50%,75%,100%的12个工况点进行了试验研究。研究结果表明,在其他燃烧边界条件不变的情况下,点火正时对该发动机输出扭矩及CH4排放影响不大,但是在2 050 r/min,100%负荷工况下,随着点火正时的进一步后移,出现扭矩下降及CH4排放增加的现象。点火正时对NOx排放有显著的影响,同一工况下,随着点火正时的推移,NOx排放明显降低。     

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。     

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。     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。