二甲醚发动机碳氢排放特性试验研究

以226B压燃式二甲醚发动机为研究对象,通过对比试验分析了二甲醚喷油器启喷压力、喷孔直径、喷油提前角和发动机功率对HC排放性的影响。试验结果表明:在外特性的整个转速范围内,随发动机转速的增加HC排放呈先增加后减小的趋势,随喷油器启喷压力的升高HC排放呈降低趋势;外特性在1 000~1 300r/min低速情况下,喷孔直径0.38mm的喷油器HC排放低,转速在1 500~2 300r/min范围内,喷孔直径0.36mm的喷油器HC排放较低;静态供油提前角由曲轴转角13°推迟到8°,外特性HC排放呈先降低后升高的趋势;随着二甲醚发动机负荷率的升高,其HC排放呈降低趋势。     

船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配

针对4190船用中速柴油机,提出由电控组合泵替代传统机械泵,利用AMESim软件建立电控组合泵燃油喷射系统模型,确定试验用凸轮型线、喷孔直径、油泵柱塞直径、高压油管长度等参数。通过发动机台架试验研究凸轮工作段位置、喷油器伸出高度、喷孔直径及供油提前角对柴油机经济性和排放的影响。研究结果表明:凸轮工段位置影响喷油规律,从而影响经济性和排放;喷油器伸出高度减小会导致经济性变差;喷孔直径越小,最低燃油耗的供油提前角越大;减小喷孔直径,燃油喷射压力提高,有利于降低燃油消耗率和NOx排放,但小喷孔直径的喷油持续期长,后燃增加,效率下降且CO排放增加。     

柴油/CNG双燃料发动机排放性能的试验研究

在设计开发的CA6113BN-01柴油/CNG双燃料发动机的基础上，通过改变燃烧系统参数，柴油供油系统参数和在天然气供气系统参数等，研究了这些参数变化时对柴油/CNG双燃料发动机排放特性的影响。试验结果表明：柴油/CNG双燃料发动机的燃烧室形状对双燃料发动机性能，排放的影响较小。NOx、HC排放量随提前角的变化趋势和柴油机相似，提前角增大，NOx排放量增加，HC排放量也增加，提前角对CO排放影响较小。喷油器的开启压力提高可以有效地改善双燃料发动机的排放。     

高速直喷柴油机的燃烧特性和排放试验研究

本文对一台四缸高速直喷柴油机的燃烧和排放特性进行了试验研究,分析研究了负荷及燃油喷射压力和供油提前角对该柴油机的着火延迟、瞬时放热率、NOx、CO及HC排放的影响。结果显示随着负荷及燃油喷射压力的提高着火延迟缩短、NOx排放增加;随着供油提前角的推迟NOx排放显著减少;而CO和HC的排放量与负荷及供油提前角的关系不大。     

降低乘用车增压汽油机HC排放的研究

对一款1.5L气道喷射增压汽油机的碳氢(HC)排放特性进行分析,发现HC排放主要产生于冷起动、冷机怠速及暖机阶段,燃烧不良是产生HC排放的主要原因。对发动机的喷油器喷孔直径、气道滚流比、气门重叠角、活塞冷却喷嘴开启压力进行优化改进,采用发动机原始排放测试及整车排放测试的方法验证了优化改进后的效果。研究结果表明:喷孔直径和气门重叠角分别减小了17.6%和83.3%,使得HC排放分别降低了17.6%和9.3%;同时,进气道滚流比和活塞冷却喷嘴开启压力提高77.3%和27.8%,使得HC排放分别减少了4.8%和1.5%;但是,进气道滚流比和活塞冷却喷嘴开启压力的提升会导致NOx排放严重增加,增幅高达35.6%和47.4%。综合考虑发动机排放性能,选取减小喷油器喷孔直径和气门重叠角作为降低HC排放的技术方案,并结合ECU参数优化,整车HC排放降低高达61.7%,各项排放指标均低于国-Ⅳ限值的50%。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

喷射参数对二甲醚PPCCI发动机燃烧与排放特性的影响

在一台6缸增压电控共轨二甲醚发动机上进行试验,研究了预喷时刻、预喷燃料量、喷射压力、主喷时刻等喷射参数对二甲醚部分预混合充量压缩燃烧(PPCCI)发动机燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:随预喷时刻提前,缸内压力峰值降低,二甲醚发动机缸内燃烧由两阶段放热转变为PPCCI三阶段放热,氮氧化物(NOx)排放显著降低,HC和CO排放升高;随预喷射燃料量增加,缸内压力峰值及预混合燃烧的冷焰反应和热焰反应速率明显增大,NOx排放逐渐降低,HC和CO排放显著升高;随喷射压力降低,预混合燃烧热焰反应速率增加,主喷扩散燃烧始点推迟,扩散燃烧放热率峰值和NOx排放明显降低,HC和CO排放升高;随主喷时刻推迟,预喷预混合燃烧几乎没有变化,主喷扩散燃烧延后,缸内压力峰值和放热率峰值降低,NOx排放显著降低,HC和CO排放升高。     

二甲醚燃料喷射过程的试验研究

系统研究了二甲醚 (DME)燃料的喷射过程 ,测试了不同工况下的油管泵端压力及嘴端压力、喷油器针阀升程和油管中燃料的音速。试验结果表明 :在供油提前角、转速和负荷相同的情况下 ,燃用二甲醚时油管泵端和嘴端压力的上升和下降速度、压力峰值都比燃用柴油时低 ;油管中 DME的音速远低于柴油 ;随着负荷的下降 ,DME的音速下降 ,且下降的速率远比柴油的大。与柴油相比 ,二甲醚的喷射延迟期和喷射持续期长 ,喷射始点的循环变动较大。     

引燃柴油供给系统对双燃料发动机性能的影响

以实验为基础,研究了引燃柴油量、供油提前角、喷油器参数、针阀开启压力等引燃柴油供给系统参数对柴油／天然气双燃料发动机的燃烧特性、动力性、经济性、排放性等的影响。通过对试验结果的比较与分析,提出了改善双燃料发动机引燃柴油供给系统参数的措施。     

二甲醚发动机非常规污染物排放特性研究

用气相色谱法和傅里叶变换红外光谱法测量了燃用二甲醚(DME)的ZS195柴油机排气中的非常规污染物甲醛和甲酸甲酯的排放量,探讨了发动机结构与运转参数对非常规污染物排放的影响.测试结果表明,在非常规排放物中,甲醛是其中的主要成分,在较高转速和负荷工况,甲醛排放量随转速和负荷的变化趋势与未燃HC基本相同.在转速一定的条件下,甲醛和甲酸甲酯排放量均随喷油压力升高而减少;甲醛排放量随喷油提前角和喷孔直径的增大而下降,而甲酸甲酯排放量则随喷油提前角和喷孔直径的增大而上升.     

F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

在两种不同供油提前角下研究了燃用F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放特性的影响,结果表明:发动机不做任何调整时,与0号柴油相比,燃用F-T柴油的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力和最大压力升高率较低,燃油消耗率和热效率都得到了改善,HC、CO、NOx和碳烟排放同时降低。当供油提前角推迟3℃A时,燃用F-T柴油燃烧持续期明显缩短,预混燃烧放热峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率进一步降低,扩散燃烧放热峰值略有升高,燃油消耗率变化不大,NOx排放进一步降低, HC、CO和碳烟略有增加,其中HC排放与原柴油机相当,而CO和碳烟仍远低于原柴油机。     

喷油系统参数对重型车用增压直喷柴油机NOx排放的影响

本文针对一台重型车用增压中冷电控直喷式柴油机,试验研究了喷油系统参数如喷孔直径、喷孔锥角、喷油压力、喷油定时等对NO_x排放和排气烟度的影响,指出了通过它们的优化匹配,改善柴油机排放特性的途径。     

提高重型柴油机低速高负荷热效率的试验研究

为了改善重型柴油机低速高负荷的燃油经济性,在一台两级可变截面涡轮增压重型柴油机上开展了空气系统与喷油参数优化策略研究。试验结果表明:对于缸内最高燃烧压力受限工况,获得最低有效燃油消耗率(BSFC)的可变截面涡轮增压器(VGT)关度应该使泵吸功基本为零;选取合适的喷油压力可提高机械效率,在改善燃油经济性的同时使NO_x排放有一定降低,而碳烟排放也能保持在较低水平。基于该优化策略,研究了缸内最高燃烧压力限值对不同工况点燃油经济性的影响,进而研究了提高缸内最高燃烧压力对改善燃油经济性的潜力。结果表明:随着转速与负荷的升高,提高最高燃烧压力限值对燃油经济性的改善作用更加明显;但缸内最高燃烧压力提高到一定程度以后,其对燃油经济性的改善作用逐渐减小。     

Engine combustion and emission fuelled with natural gas: A review

Natural gas (NG) is one of the most important and successful alternative fuels for vehicles. Engine combustion and emission fuelled with natural gas have been reviewed by NG/gasoline bi-fuel engine, pure NG engine, NG/diesel dual fuel engine and HCNG engine. Compared to using gasoline, bi-fuel engine using NG exhibits higher thermal efficiency; produces lower HC, CO and PM emissions and higher NOx emission. The bi-fuel mode can not fully exert the advantages of NG. Optimization of structure design for engine chamber, injection parameters including injection timing, injection pressure and multi injection, and lean burn provides a technological route to achieve high efficiency, low emissions and balance between HC and NOx. Compared to diesel, NG/diesel dual fuel engine exhibits longer ignition delay; has lower thermal efficiency at low and partial loads and higher at medium and high loads; emits higher HC and CO emissions and lower PM and NOx emissions. The addition of hydrogen can further improve the thermal efficiency and decrease the HC, CO and PM emissions of NG engine, while significantly increase the NOx emission. In each mode, methane is the major composition of THC emission and it has great warming potential. Methane emission can be decreased by hydrogen addition and after-treatment technology.     

直喷柴油机燃用二甲醚的试验研究

在直接喷射式柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,对柱塞有效行程和柱塞直径、供油提前角、喷油压力、进气涡流比、喷嘴型式等燃烧系统主要参数对发动机功率和热效率的影响进行了研究,在燃料供给系统中增加燃油输送泵,消除了气阻,发动机可以在宽广的转速和负荷范围内稳定运行,发动机热效率比原机高３％ 。在优化燃烧系统参数的基础上对示功图和排放的测量及计算表明：二甲醚发动机最高爆发压力、最大压力升高率和 Ｎ Ｏｘ 排放均低于原机,烟度排放为０。试验结果显示了直喷式柴油机燃用二甲醚在降低排放方面的优越性能。     

高压共轨柴油机标定优化研究

针对自主开发的高压共轨电控柴油机,以经济性作为优化目标,以排放物的量值低于排放法规所限定的量值为约束条件,利用离线稳态优化标定方法,对控制参数如轨压、喷油提前角等的MAP进行了优化标定;研究了轨压、喷油提前角等参数对燃油消耗率和NOx排放的影响。研究结果表明:经控制参数优化,在全工况下,该高压共轨柴油机的燃油消耗率下降约为6%。     

掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响

在一台电控共轨发动机上,试验研究了乙醇掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇混合燃料燃烧及排放的影响。结果表明:随乙醇比例的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,最大压力升高率上升。随喷射推迟,滞燃期延长,燃烧相位延后,燃烧持续期在纯二甲醚时延长,而在掺混乙醇时则先延长后缩短,最大压力升高率先下降后上升。掺混乙醇和推迟喷射使预混燃烧比例增加。随喷射推迟,混合燃料的排气温度升高,喷射推迟到上止点后,排气温度随乙醇比例的增加而升高,排气温度高,则废气能量高,增压器增压比大,进气流量大,导致缸内压缩压力升高。在上止点前喷射时,掺混乙醇能使HC和CO排放保持在较低范围的同时,一定程度降低NO_x排放,掺混15%的乙醇较纯二甲醚最大降低约11%NO_x排放。随推迟喷射,NO_x排放降低,最大降幅达52%,在过分推迟燃料喷射时,因热效率低,循环喷射量增加,含15%乙醇混合燃料的NO_x排放会高于纯二甲醚。HC和CO排放随喷射推迟而升高,且升高幅度增大。     

直喷式二冲程柴油机超细颗粒物排放特性的试验研究

研究了直喷式二冲程柴油机的超细颗粒物排放特性,考察了负荷、转速、喷油嘴孔径以及燃料对排气中超细颗粒物数量浓度以及质量浓度的影响。研究结果表明:在不同的工况下,超细颗粒物的数量浓度和质量浓度没有明显的相关性;随着负荷的增大,排气中超细颗粒物的质量浓度增大,而数量浓度不一定增大;在低负荷时,排气中颗粒物数量浓度在450r/min时明显高于750 r/min,高负荷时则相反;在选择喷油嘴时,喷孔小的超细颗粒物排放水平不一定好;柴油中加入一定量的DMC,则排气中颗粒物数量浓度在低负荷时明显高于柴油,高负荷时低于柴油;而质量浓度明显低于柴油。     

Reducing the idle speed of an SI CNG engine fueled by HCNG with high hydrogen ratio

This paper presents an experimental study aimed at idle characteristics of a CNG engine fueled by HCNG with 55% hydrogen blend. The idle speed was reduced from original 800 r/min to 750 r/min and 700 r/min, and the characteristics of combustion & emissions at reduced idle speed were investigated. It is found that, for the HCNG engine, only reducing idle speed cannot reduce fuel consumption at conditions of fixed λ. In order to reduce fuel consumption and keep the COV at rather low levels, the excess air ratio must be increased properly while reducing the engine idle speed. Due to the large valve overlap (30°) of this inlet inject HCNG engine, CH₄ emissions are mainly caused by scavenging, which account for the vast majority of THC emissions. The emissions of CO, THC and NOx are reduced with the decrease of ignition advance angle at a fixed λ.