甲醇和EGR降低柴油机NO_x和碳烟排放的试验研究

在4100QBZL增压中冷柴油机上进行了M15甲醇柴油的试验研究。在维持原机动力性的基础上,研究了不同EGR率对柴油机燃用M15甲醇柴油时的动力性、经济性、燃烧特性、NOx和碳烟排放的影响。结果表明:甲醇可以同时降低柴油机的NOx和碳烟排放,但造成柴油机动力性下降,经济性变差。增加9.5%的供油量后,柴油机可以维持原机的动力性,碳烟排放较低,但NOx排放量大幅度上升。采用EGR系统后,随着EGR率的增加,最高缸压、最大放热率和缸内温度逐渐降低,所对应的曲轴转角后移,NOx排放大幅度降低,烟度有不同程度的恶化。在维持动力性和经济性的基础上选择合适的EGR率可以使柴油机的NOx排放和烟度排放均低于燃用0#柴油。     

冷EGR技术对柴油机性能及排放的影响

通过在不同转速和负荷工况下进行的冷EGR试验,研究了冷EGR技术对降低柴油机NOx排放的有效性,同时对比分析了EGR开启和关闭时对柴油机性能和排放的影响.试验研究表明:冷EGR技术除了可以有效降低柴油机的NOx排放以外,还将对柴油机的进气流量、燃油消耗率、烟度、排温以及HC,CO等排放物产生影响,且这种影响随着EGR率和工况的不同而变化.     

某柴油机低温燃烧性能的试验研究

如何同时降低NOx和碳烟排放是柴油机有害排放物控制的难点和重点。通过台架试验方法,采用EGR和燃油推迟喷射措施对试验柴油机进行了低温燃烧性能研究,试验表明:由于试验柴油机的EGR率有限,单纯的调节EGR阀并不能实现试验柴油机的低温燃烧,在小负荷工况下引入EGR可以降低试验柴油机的油耗率;单纯的推迟喷油,都出现了NOx和烟度同时降低的低温燃烧现象,但是推迟喷油使得油耗率上升,经济性下降。采用EGR全开+推迟喷油的方式在1 800r/min 30 N·m时获得了比原机更低的油耗率、NOx和烟度排放,循环波动率变化较小。但随着负荷的增加,虽然可以实现NOx和烟度同时降低,但是试验柴油机的经济性下降。     

基于EGR技术的国Ⅳ重型柴油机燃烧系统开发

在一台电控重型柴油机上进行了基于EGR技术的燃烧系统开发研究,组建了基于WGT增压器的电控高压EGR系统,研究了燃烧室、喷油器、增压器、EGR率及喷油参数等对柴油机性能和排放的影响,确定了最终的重型柴油机国IV燃烧系统优化方案.结果表明:通过优化匹配燃烧室和增压器并采用孔径较小的多孔喷油器能显著改善柴油机NOx和烟度之间的折衷关系;小负荷时,推迟喷油可以使NOx在降低较多的情况下烟度略有下降;随着EGR率增加,提高喷油压力与推迟喷油相结合,可以同时降低大负荷的NOx和烟度排放,并能改善燃油经济性.ESC循环测试结果表明,通过对燃烧系统、EGR和喷油控制参数的综合优化,在不采用后处理器的情况下,柴油机各气体排放(NOx、HC和CO)及微粒(PM)均达到国Ⅳ排放标准,十三工况加权油耗率与原机基本相当.     

采用VNT/EGR和DOC降低柴油机排放的试验

在一台高压共轨柴油机上进行了采用基于可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)的废气再循环(EGR)系统(VNT/EGR)和柴油机氧化催化器(DOC)降低排放的试验研究。结果表明,通过调节VNT开度可以有效实现EGR循环和控制EGR率,显著降低NOx排放,并且在一定EGR率范围内对烟度影响较小。提高喷射压力可以较明显改善NOx和烟度的折衷关系,采用合理的后喷参数能够在不明显影响经济性和NOx排放的前提下显著降低烟度。对燃烧室进行降低压缩比的合理设计也可以明显改善NOx和烟度的折衷关系。在燃烧系统优化的基础上,最终加装DOC的ESC循环排放测试结果满足了国Ⅳ要求,其中PM为0.0191g/(kW·h),NOx为2.88g/(kW·h),HC和CO排放远低于国Ⅳ限值。     

富氧燃烧对柴油机工作特性影响的试验研究

在一台增压柴油机上进行了富氧进气的试验研究,并在此基础上采用EGR技术,研究不同进气氧浓度下EGR率对柴油机排放特性的影响,以期改善柴油机NOx和碳烟的权衡关系。研究表明:富氧进气柴油机在同一进气氧浓度下,其有效燃油消耗率随着负荷的增加而明显减小;同一负荷时有效燃油消耗率随着氧浓度的升高而稍有降低。在富氧燃烧的基础上,引入EGR可以实现柴油机的烟度和NOx排放的同时降低,其关键是在一定的工况点匹配与之相适合的EGR率。当2 200 r/min全负荷工况下,进气氧浓度21%与EGR率20%组合、氧浓度22%与EGR率50%组合,烟度和NOx排放降低比例分别达到20.0%和14.8%、6.7%和19.2%。     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

增压柴油机采用废气再循环的燃烧过程和排放特性研究

对于轻型车用增压中冷柴油机,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统.应用真空驱动的弹簧膜片式EGR阀,在不同工况下,研究了EGR阀的流通特性,分析了柴油机的HC、CO、NOx排放、烟度和比油耗随EGR率的变化规律.研究了EGR对柴油机燃烧过程的影响,并对排放变化规律作出解释.     

柴油机EGR电控冷却系统试验研究

研究了 CA498 柴油机在不同工况下EGR冷却温度对NOx等排放的影响规律,确定了各个工况下EGR的最佳冷却温度,据此设计出一套EGR冷却温度控制装置,可以通过单片机控制伺服电动水泵的转速来调节冷却水的循环量,确保不同工况下的最佳EGR冷却温度.将该电控冷却系统在CA498柴油机上进行了试验.结果表明,与未冷却的EGR系统相比,该EGR电控冷却系统在c0和Hc的排放略有增加的情况下,可以有效地降低NOx的排放、烟度和油耗率.     

EGR对增压柴油机排放特性的影响

废气再循环(EGR)是降低柴油机NOx的一条有效技术路径.对于轻型车用增压中冷柴油机,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统.应用真空驱动的弹簧膜片式EGR阀,真空度由控制器根据输入的电压信号量决定,从而控制EGR阀的开度.在不同工况下,研究了EGR阀的流通特性,分析了柴油机的HC、CO、NOx排放,烟度和比油耗随EGR率的变化规律.     

EGR对小型汽油机排放和性能影响的实验研究

实验研究了一款小型汽油机在不同负荷下,使用不同EGR率时,其动力性、经济性和NOx排放特性的变化规律,确定了各个工况下发动机最佳EGR率,得出在较大负荷下,EGR阀开度为30°时可以使动力性、经济性在变化不大的情况下,NO降低60%以上。     

EGR+DPF系统降低柴油机的排放

柴油机具有良好的动力性和经济性,汽车柴油机已成为发展趋势,但柴油机NOx和颗粒(PM)的高排放成为制约柴油车发展的因素之一。随着机动车排放法规的日益严格,降低NOx和颗粒的排放成为现阶段柴油机汽车的主要研究课题。废气再循环(EGR)技术是现今降低柴油机NOx排放的有效方法之一,应用颗粒捕集器(DPF)可以有效的降低尾气中颗粒的排放。本文介绍了EGR技术和DPF技术的原理、特点,对不同工况下EGR对NOx排放进行了分析,同时对不同工况下颗粒捕集器的再生效率进行了研究,结果表明适宜的EGR率和颗粒再生效率才能同时降低柴油机NOx和PM的排放。     

废气再循环在增压柴油机上的应用分析

为了降低车用柴油机的NQ排放，分析了不同工况下EGR率对柴油机性能的影响。通过试验了解：采用EGR可以有效地降低NQ排放，大负荷比小负荷效果显著。并对控制最佳EGR率的电控脉谱系统提出了初步的探讨。     

Control of backfire and NOx emission reduction in a hydrogen fueled multi-cylinder spark ignition engine using cooled EGR and water injection strategies

The experimental study was carried out on a constant speed multi-cylinder spark ignition engine fueled with hydrogen. Exhaust gas recirculation (EGR) and water injection techniques were adopted to control combustion anomalies (backfire and knocking) and reduce NOx emission at source level. The experimental tests were conducted on the engine with varied EGR rate (0%–28% by volume) and water to hydrogen ratio (WHR) (0–9.25) at 15 kW load. It was observed from the experiments that both the strategies can control backfire effectively, but water injection can effectively control backfire compared to EGR. The water injection and EGR reduce the probability of backfire occurrence and its propagation due to the increase in the requirement of minimum ignition energy (MIE) of the charge, caused mainly due to charge dilution effect, and reduction in flame speed respectively. The NOx emission was continuously reduced with increase in EGR rate and WHR, but at higher rates (of EGR and WHR), there was an issue of stability of engine operation. It was found from the experimental results that at 25% EGR, there was 57% reduction in NOx emission without drop in brake thermal efficiency whereas, with WHR of 7.5, the NOx emission was reduced by 97% without affecting the efficiency. The salient point emerging from the study is that water injection technique can control backfire with ultra-low (near zero) NOx emission without compromising the performance of the hydrogen fueled spark ignition engine.     

采用排气再循环降低柴油机NO_x排放

本文论述了EGR降低柴油机NOx排放的原理和采用该技术的必要性;探讨了柴油机NOx和EGR率的测量方法。以及EGR的控制方法;指出了为满足排放法规对NOx排放的要求,必须采取综合技术措施。     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

EGR对通用小型汽油机HC和NO_x排放的影响分析

在一款小型非道路汽油机上设置了EGR系统,通过EGR阀的开度控制,研究EGR量对发动机未燃HC和NOx排放的影响。实验结果表明,使用EGR系统可以降低NOx排放,未燃HC正好相反,使总排放量达到最小。     

利用EGR技术降低涡轮增压柴油机排气污染的研究

以一台增压柴油机为研究对象设计了一套带有文曲利管的并联EGR系统,该系统可以在较小地损失充气效率的情况下,将排气较为容易的引入到进气管,并与之混合,使混合气的静压力在扩压管中得到最大程度的恢复,通过试验找出了达到Tier3排放法规要求的各工况下所需的EGR率,以及各工况下EGR率与NOx、烟度、油耗的关系,得到了各工况下兼顾满足NOx、油耗、颗粒排放等指标的EGR率范围,并研究了冷却EGR对NOx排放的影响,EGR经过冷却后降低NOx的效果更加明显,这些研究成果具有重要的工程应用价值.     

冷、热EGR对柴油机性能、燃烧及排放特性的影响

为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NO_x)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NO_x与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。     

增压柴油机采用多级可变文曲利管式进气系统的实验研究

EGR技术应用在增压柴油机上出现了进排气压逆差导致应用有限的现象。本文采用将原有进气系统改造成由多个文曲利管并联组成的进气系统解决此问题。该系统一方面可由不同文曲利管之间的组合排列达到适应随工况变化的可变进气目的;另一方面,可以借助多个文曲利管的喉部压降能力吸引更多排气达到扩大EGR率的效果。通过流量模拟测试实验获得,采用MVVIPS较传统的串联式和分流式文曲利管系统都取得了更大的流通能力和压降能力;通过内燃机综合测试台架可知,采用MVVIPS系统后,试验用柴油机过量空气系统在不同转速下有着不同的变化;相比较原机的EGR系统,MVVIPS系统的EGR率在每个试验工况下都得到了不同程度的提高;动力性和经济性都在低、中转速下有小幅升高,但在高转速下与原机相差不大;根据稳态十三工况排放数据显示,采用MVVIPS系统后,NOx排放得到了有效控制,CO和微粒排放变化不大,HC排放在怠速及低工况范围内有着较明显的降低。