世界节能减排专利精粹（十一）

减少柴油机废气排放量和过滤有害颗粒物的方法 该发明公开了一种减少柴油发动机排放的废气量和其中有害颗粒物排放量的系统。系统中有一个柴油微粒过滤器，这个过滤器内有许多柴油微粒过滤单元。每一个单元中有多个向柴油机废气方向排列的通道，每个通道配置了不同的横截面面积。     

柴油机废气净化系统的研究

研制了一种柴油机排出废气净化系统，主要包括捕集器、燃烧净化器和控制装置。该系统以液化石油气为能源，具有自动再生、净化效果良好的功能。在X195柴油机上的试验研究表明，该系统能够在柴油机较宽转速和负荷范围内有效净化柴油机排出废气，微粒净化效率达80％左右，HC／CO的净化效率达50％左右。     

柴油机废气中微粒质量浓度测量技术的研究

作者用微粒取样系统和热重分析系统,在X2105型柴油机上进行了柴油机废气中微粒质量浓度测量技术的研究.试验结果表明,柴油机微粒排放的质量浓度不仅取决于发动机的运转工况,而且还与微粒取样过程中废气和空气的混合稀释状态有关.大的稀释比和高的混合温度均能降低微粒质量浓度.导致质量浓度变化的原因是微粒中可挥发组分碳氢化合物在稀释条件变化时发生的吸附、解吸、冷凝、蒸发等物理化学现象随之变化,微粒中碳粒质量不受以上条件影响.试验中的现象与Clausius-Clapeyron冷凝公式和Iangmuir吸附公式所解释的结果一致.     

柴油机尾气微粒静电净化研究

该研究通过在柴油机排气系统中设置一个高压静电装置使排出的废气通过高压静电场,对柴油机尾气中微粒在静电场中的运动进行了理论分析。本文阐述了微粒静电净化的机理和净化装置的设计,并对试验结果作了分析。     

柴油机试验中颗粒物排放的后处理方法研究

针对柴油机在试验台试验过程中产生的大量有害废气,设计了一种低成本、结构简单的过滤装置。采用多组不锈钢网、荷电微粒过滤技术及燃媒催化再生技术来减少废气中微粒的排放量,以降低铁路牵引用柴油机台架试验对大气的有害排放。     

具有自动控制功能的柴油机EGR系统的研制

研究了与柴油机匹配的电控废气再循环系统,进行了电控EGR系统中的部分硬件、硬件电路设计和软件的编写,EGR的实现方式和EGR系统与柴油机匹配的问题.试验用柴油机在使用了自行设计的电控EGR系统后,实现了整个转速、负荷范围内EGR率的自动控制.13工况排放测试结果表明:采用EGR系统,NOx排放降低26.7 %、微粒总量和HC排放几乎不变、CO排放上升15.5 %.     

柴油机EGR和微粒过滤器的试验研究

采用废气再循环(EGR)技术与微粒过滤器(DPF)同时降低了柴油机NOx与PM的排放;基于宽范围氧(UEGO)传感器的闭环反馈控制EGR系统,在不同工况下,通过试验方法确定柴油机的空燃比及其它性能参数与EGR率的关系,寻找最佳EGR率,得出了最佳EGR率与空燃比的关系;对于微粒过滤器主要进行了再生的试验研究,通过对加热器的结构和辐射盘上流通孔分布的优化后,研究了再生所用的废气量对再生温度的影响.试验结果表明,闭环控制的EGR系统标定后,在对柴油机的动力性和经济性影响比较小的前提下,大幅度降低了发动机的NOx排放;微粒过滤器系统经过合理的再生优化,再生温度能控制在900℃左右,再生效率能达到80%以上.     

柴油/汽油双燃料准均质燃烧过程及其降低有害排放物的潜力

常规柴油机受扩散过程控制，由于存在局部高温和局部浓混合气，NOx和微粒排放较高。为了解决这一问题，提出了用柴油/汽油双燃料方式实现准均质燃烧过程（QHCCI）的方案。将一台自然吸气的N485柴油机通过增加一套自行开发的汽油多点喷射系统，履行成实验样机。实验研究表明，这种燃烧方式保留了柴油机良好的燃油经济性，与原机相比，HC、CO排放高，而NOx与微粒排放具有在自然吸气条件下实现欧洲II标准的潜力。     

柴油机微粒排放的净化技术

1前言柴油机的微粒排放不同程度地危害人类和破坏其生态环境，所以净化柴油机的微粒排放问题受到人们的日益关注．本文介绍世界各国开发的柴油机微粒排放的净化技术，并分析各种技术的特点和存在问题．2柴油机微粒排放柴油机排放物中的有害成分主要有CO、IIC、NO：、微粒等，而微粒的成分主要包括碳烟颗粒（占30y）、可溶碳氢有机物（占35y）、硫及水（占35％）．由于排放的微粒比表面积大、吸附力强（吸附有多环芳香烃、苯并葩等）且微粒直径小（只有0．of－0．05pm）、重量轻，故能长时间悬浮在大气中，易被人体吸人并沉积在肺胞中，对…     

车用直喷柴油机瞬态工况控制及微粒排放测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机瞬态工况控制及排气微粒的测试系统，该系统主要由普通电涡流测功机、简单电控系统、A／D采集板和微粒稀释取样袋等组成。此系统可实现柴油机一些基本瞬态工况的控制、数据的实时采集以及微粒的测量。     

含水乙醇在内燃机的应用研究

在摩托车发动机和车用柴油机上进行了含水乙醇的使用研究，当含水乙醇用于汽油机时，它是直接与汽油混合后使用而未对发动机进行任何改造；而当含水乙醇用于柴油机时则在柴油机的进气系统上安装含水乙醇的喷射系统，含水乙醇喷入进气歧管后蒸发并与进入的空气混合，然后在进气过程中进入气缸。试验结果显示，发动机的动力性都没有受到影响，燃料的能耗率都有所降低，柴油进气预混含水乙醇可大量降低其炭烟排放但导致HC和CO排放的增加；含水乙醇与汽油混合燃烧可降低其CO排放而可能导致NOx排放的增加。综合比较的结果，汽油机中应用含水乙醇比在柴油机中有更大的优势。     

降低富氧条件下汽油机NOX排放技术方案分析

稀燃技术由于可以改善发动机的经济性和排放已越来越受到人们的重视。然而，由于稀燃的富氧燃烧，使得N0x降低较小。本文介绍并分析了国内外降低富氧下稀燃汽油机N0x排放的几种技术。     

柴油-甲醇微乳化燃料的制备及燃烧特性研究

本文根据乳化和微乳化理论选择油酸作为表面活性剂配制了多种配比的柴油 甲醇微乳化燃料。微乳化燃料获得了与柴油相近的发动机动力性和热效率,NOX排放比燃用柴油时高,碳烟排放比燃用柴油时低。随供油提前角的推迟,NOX排放快速下降,碳烟排放变化不大,推迟供油可使甲醇混合油获得更好的排放水平。由于甲醇汽化潜热大、乳化燃料具有微爆效应,故在小负荷时混合燃料滞燃期比柴油时大,而在大负荷时两者较接近。随混合油含醇率的增加,预混燃烧峰值也随之增加。     

直喷式柴油机的碳烟预测模型

本文建立了一个直喷式柴油机的多区准维油滴蒸发燃烧模型,在此基础上采用Arrhenius型公式对实际过程中极为复杂的碳烟生成历程进行了模拟。在一台四冲程直喷式柴油机上对该模型进行了标定和试验验证,试验结果表明该模型对发动机变工况、变参数运行时的碳烟生成量有较好的预测能力。     

直喷式汽油机的开发

介绍了一种小型缸内直喷式汽油机试验台架的研究与开发。详细讲述了其电控燃油喷射系统的设计。针对小排量发动机开发的”共轨-阀-嘴”式喷油器,利用高速开关电磁阀易于数字控制的特点,可方便地对喷射参数进行调节,最低循环喷油量达0．9mg。怠速试验结果表明,其油耗、NOx和HC排放性能均优于化油器式发动机。     

Nine-step phenomenological diesel soot model validated over a wide range of engine conditions

A nine-step phenomenological soot model has been implemented into the KIVA-3V code for predicting soot formation and oxidation processes in diesel engines. The model involves nine generic steps, i.e., fuel pyrolysis, precursor species (including acetylene) formation and oxidation, soot particle inception, particle coagulation, surface growth and oxidation. The fuel pyrolysis process leads to acetylene formation and it is described by a single-step reaction. The particle inception occurs via a generic gas-phase precursor species, and the precursor is the product of an irreversible reaction from acetylene. The acetylene addition reaction contributes to soot surface growth. The particle coagulation affects both particle size and number density. The oxidation of soot particles includes two mechanisms—Nagle and Strickland-Constable's O₂ oxidation mechanism and Neoh et al.'s OH oxidation mechanism. The quasi-steady state assumption is applied to an H₂–O₂–CO system for calculating OH concentration. Both acetylene and precursor species have their own consumption paths, each of which is described by a single-step oxidation reaction.Validations of the model have been conducted over a wide range of engine conditions from conventional to PCCI-like combustion. Two engine examples (a heavy-duty diesel engine and a light-duty diesel engine) are presented in this paper. The predictions are compared against measurements, and the applicability of the model to multi-dimensional diesel simulations is assessed. The model's capability of predicting the soot distribution structure in a conventional diesel flame is included in discussion as well. The work reveals that the nine-step model is not only computationally efficient but also fundamentally sound. The model can be applied to diesel engine combustion analysis and, after calibration, is suitable to be integrated with genetic algorithms for system optimization over a controllable range of operations.     

双色法在内燃机燃烧诊断中的应用

系统介绍了双色法的测量原理,阐述国内外双色法在内燃机燃烧火焰分析方面的具体应用。经过多年研究,双色法已成功应用于柴油机燃烧诊断,利用燃烧火焰中实际存在的碳粒,可测量柴油机火焰的温度分布和碳烟浓度分布。汽油机属于无焰燃烧,燃烧过程只产生少量的碳烟,直接应用双色法具有较大难度,国内外可见文献较少,本文介绍了关于双色法汽油机测温的实例。     

喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程的影响

介绍喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程影响的试验研究及结果。试验在倒拖的单缸试验机上进行,采用了同步高速摄影技术。研究结果说明：喷孔直径影响着火位置。减小喷孔直径可加速碳粒燃烧扩展过程,提高碳粒燃烧速率,进而可降低柴油机的碳粒排放量。     

均质混合气压燃汽油机燃烧特性和碳烟的生成

作者将一台单缸四冲程试验用汽油机改造成均质混合气压燃点火发动机。在大量试验的基础上,证明柴油均质混合气压燃点火在技术上可以实现。利用该燃烧模型进一步研究柴油机的燃烧和碳烟生成中的一些问题:如点火延迟时间与混合气浓度的关系,排气中的碳烟浓度与混合气油气当量比的关系。