电控高压共轨柴油机怠速阶段排放控制的研究

在整个Ⅰ型排放试验中,怠速工况的参数设定十分关键,影响排放的因素及其规律为：怠速转速升高CO和HC呈上升趋势,而NOx呈下降趋势;发动机起动后继续加热一定时间能有效降低HC和CO的生成;轨压值降低,NOx的排放值下降,而HC和CO略有上升;预喷率的大小影响柴油机的燃油消耗、烟度和NOx的值,在怠速工况下采用较小的预喷油量可以获得较佳的排放值;主喷提前角增加,NOx逐渐升高,而HC和CO下降;随着预喷射和主喷射之间时间间隔的加长,HC和CO略有降低,而NOx却有升高的趋势;随着EGR阀开度的增加,CO升高,HC有先升后降的趋势,NOx有先降后升的趋势。     

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。     

电喷汽油机燃用微乳化E10含水乙醇汽油的试验研究

应用微乳化理论研制E10含水乙醇汽油乳化剂,在电喷发动机上进行燃用E10含水乙醇汽油对发动机动力性、经济性和排放性的影响试验研究.试验结果表明:基于HLB值理论配制的SPY乳化剂能较好地解决E10含水乙醇汽油的稳定性问题;发动机燃用E10含水乙醇汽油后,动力性略有降低,有效燃油消耗率略有升高,能源消耗率降低;怠速排放的CO、HC、NOx均下降,NOx下降幅度达到65％;多工况排放的CO、HC在低负荷略有降低,中高负荷时明显降低,CO降低9％ ～ 17％,HC降低4％～9％;NOx在中小负荷时降低12％左右,大负荷时改变不明显.     

预喷策略对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响

通过一台6缸直喷、高压共轨柴油机改装成的柴油引燃天然气发动机.试验研究预喷正时和预喷油量对燃烧参数和性能参数的影响,结果表明:相对单次喷射,较晚的预喷正时(30°CA BTDC)能提高发动机有效热效率(BTE),降低HC、CO排放,但NOx排放恶化,而较早的预喷正时(60°CA BTDC)能够在提高发动机BTE的同时,降低HC、CO排放,并且NOx排放基本保持不变;当预喷正时为60°CA BTDC,预喷油量适当增多(3~5 mg/cyc)能进一步提高发动机BTE,降低HC、CO和NOx排放;预喷油量进一步增加(6~7 mg/cyc),NOx排放恶化,并且由于着火相位波动导致燃烧稳定性变差.改善双燃料发动机燃烧和排放特性一方面要增加预喷柴油在可燃混合气中的分布,增大柴油与可燃混合气混合的时间,改善混合气的活性,进而提高燃烧速率;另一方面要强化主喷柴油喷射对着火相位的控制,防止着火相位不一致而恶化燃烧稳定性.     

多次喷射与EGR耦合控制对柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控共轨柴油机上,进行了多次喷射和EGR的耦合控制对柴油机的燃烧和排放特性影响的试验研究。在试验工况下(1849r/min、600N.m),通过调节EGR率将NOx控制在2.0g/(kW.h),研究不同喷射策略和EGR对性能和排放的影响。研究结果表明,单次喷射不同主喷定时下将NOx控制在2.0g/(kW.h)所需要的EGR率随主喷定时的推迟而降低,碳烟先下降后上升。在试验工况下预喷射改善排放的效果不明显,优化的后喷参数可以显著降低碳烟排放。与单次喷射相比,多次喷射耦合EGR控制可以显著地降低碳烟排放,油耗率变差,HC和CO有所上升。因此,喷油控制策略的选择取决于后处理器对原始排放值的要求。     

预喷对重载柴油机燃烧与排放影响的试验

基于内窥镜测量技术,在一台6缸高压共轨重载柴油机上研究了预喷正时、预喷油量与EGR率等对燃烧放热、排放物生成的影响作用.对柴油机缸内燃烧过程中的火焰图像进行了采集,并且通过双色法计算得到了碳烟颗粒场分布图像.结果表明:随预喷正时延迟,缸内峰值压力升高,预喷燃烧的两阶段放热现象消失,预喷燃烧的火焰亮度加强,NOx和碳烟排放均降低;随预喷油量增加,预喷燃烧的放热率和火焰亮度升高,NOx和HC排放增大,而碳烟和CO排放降低;随EGR率提高,预混燃烧强度变弱并且开始呈现两阶段放热现象,主燃烧始点滞后,NOx排放显著降低,但碳烟、HC和CO排放升高.采用内窥镜测量可以更方便准确地了解发动机实际运行工况下缸内燃烧特性.     

喷射参数对柴油HCCI复合燃烧过程燃烧效率及散热损失影响的研究

在复合燃烧模式下研究了喷射参数对燃烧效率、散热损失和热效率的影响。试验结果表明,改变多脉冲喷射定时可控制预混燃烧放热幅度,影响NOx与HC和CO排放的折中关系。多脉冲喷射定时提前,NOx排放减少,但HC和CO增加,导致燃烧效率降低。在平均指示压力0 78MPa下,当采用复合燃烧模式,随主喷射后推,主喷射定时为3°CAATDC时,可获得最高燃烧效率,同时NOx排放仅为280×10-6,烟度为0 4BSU,相对此主喷定时,提前或拖后喷射都会使HC和CO排放增加,从而造成燃烧效率降低。     

基于汽油/柴油双阶段燃烧模式对低温阶段燃烧及排放性能的影响

在一台高压共轨柴油机进气总管上加装汽油喷射系统,汽油采用进气道喷射形成预混合气,柴油采用缸内大角度预喷并引燃汽油.试验以降低NOx排放和消光烟度为主要目标,探究汽油/柴油双阶段燃烧模式的汽油喷射量、柴油预喷正时、柴油预喷量对低温阶段燃烧及排放特性的影响,并通过对燃烧、排放及经济性综合考量构建喷油参数优化策略.结果表明:引入汽油后的燃烧过程呈现两阶段放热,实现了柴油着火时刻可控;增加汽油喷射量可以有效强化缸内油气混合,使主放热率峰值升高,有助于燃烧完全;该燃烧模式的低温阶段避免了传统柴油机NOx和消光烟度出现的折中关系,消光烟度处于低水平范围,均低于3%,;适度提前柴油预喷正时或减少柴油预喷量能同时降低NOx排放和消光烟度,但CO和HC会出现一定程度恶化.     

电控摩托车汽油机排放特性的试验研究

利用MicroEFI电喷系统开展了摩托车汽油机在怠速工况和常用部分负荷工况下的排放研究。结果表明采用隔次喷射技术、点火优化以及稀混合燃烧可使怠速工况HC排放下降68％左右、CO下降60％左右，在部分负荷工况下的HC排放下降30％～40％、CO下降20％～60％、NOx下降30％～50%。     

不同喷射策略低温预混合燃烧模式排放试验

基于一台4缸增压柴油机,研究了不同喷射参数分别在单次喷射预混合燃烧(PPC)和预喷模式PPC下对发动机排放生成的影响,其中重点关注了颗粒物的排放特性.结果表明:单次喷射形成早期喷射PPC后可以显著降低颗粒物的数量、质量以及几何平均直径(GMD),但是当喷射正时过于提前,颗粒物数量又会上升到与常规模式相当.总体上,预喷可以显著地降低碳烟排放,但是当预喷正时提前到某一特定值时,如果继续提前预喷角,颗粒物质量、数量以及GMD将基本不变.提高预喷燃油比例,形成更高比例的预混合燃烧,颗粒物数量和质量可以同时下降,颗粒物GMD先增加后降低.单次喷射早喷PPC模式下NOx排放较高,相比之下采用预喷的方式却可以在降低碳烟排放的同时很好地控制NOx排放.早喷PPC模式下由于压缩阶段负功增加导致燃油消耗率急剧升高,而预喷模式下燃油消耗率随预喷正时的提前以及预喷燃油比的增加略有升高.