铜基/钯基催化剂甲醇裂解气发动机性能

以一台点火式电控发动机为原型机,在其排气管上串接一甲醇裂解器,利用废气余热裂解甲醇制取裂解气,然后作为发动机燃料.在改造后的发动机上,分别进行了铜基和钯基催化剂作用下甲醇裂解为裂解气的应用性能研究.结果表明,铜基或钯基催化剂裂解气发动机动力性能够达到原机95％以上,裂解气发动机当量燃料消耗率较之汽油机下降了24％左右,在仅用前级催化转化器时发动机碳氢(HC)排放和一氧化碳(CO)排放仅为原机的10％左右,氮氧化物(NOx)排放为原机的20％左右.与铜基催化剂相比,钯基催化剂裂解气发动机性能更好,而且其催化裂解效率、可靠性、催化剂附着性等方面均优于前者.     

甲醇发动机的性能研究

在一台HL495JIQ发动机上,通过采用高压缩比及高挤气面积比的燃烧室,使甲醇发动机的动力性、燃料经济性和排放特性得到明显改善．台架实验表明：标定功率比原机提高了7%,最大转矩比原机提高了7．5%,最大功率点油耗下降7．4%,THC、NO_x、CO远低于GB 14762-2002规定的限值．在同一台发动机上,对比研究了M100和M85两种燃料,结果表明,采用M100可以获得更好的排放指标．采用基于气相色谱仪的甲醇发动机非常规碳氢排放物检测仪对该发动机的尾气进行检测,九工况法的检测表明：尾气中的甲醇排放接近0,甲醛排放为0．04 g/(kW·h),在总碳氢中占80%．     

DME／CNG双燃料均质压燃发动机性能试验研究

研究了二甲基醚和天然气双燃料均质压燃发动机性能和排放特性.结果表明,采用高十六烷值燃料二甲基醚和高辛烷值燃料天然气,可以拓宽均质压燃的运行工况范围.均质压燃发动机在中等负荷工况,热效率比传统压燃式发动机高.小负荷工况,采用二甲醚和大比例EGR方案可以提高热效率.和传统压燃式或点燃式发动机不同,均质压燃发动机的着火始点对经济性影响不大.均质压燃发动机的NOx排放极低,比原机降低95%以上.随着二甲基醚浓度增加,NOx排放增加,HC和CO排放降低;接近爆震燃烧区域,NOx排放急剧升高,而接近稀燃极限区域,HC和CO排放急剧升高,发动机热效率降低.     

稀燃对甲醇直喷点燃式发动机性能的影响北大核心CSCD

将一台增压直喷米勒循环汽油机改制成高压缩比(13.8)甲醇直喷点燃式发动机,在2 750 r/min、平均有效压力(brake mean effective pressure,BMEP)为1.1 MPa及1.5 MPa工况下研究了稀燃对甲醇直喷发动机燃烧、排放及热效率的影响。结果表明:随过量空气系数λ增大,甲醇直喷发动机滞燃期和燃烧持续期逐渐延长,高稀释率下燃烧滞燃期和持续期明显短于汽油原机。在1.1 MPa BMEP工况下,发动机的稳定燃烧极限从汽油原机的λ=1.5拓宽到甲醇直喷的1.7以上。气体排放方面,随λ增大,甲醇直喷发动机HC排放逐渐增加,而CO排放先降低后升高,在λ=1.1附近CO排放最低。与汽油原机相比,甲醇直喷发动机在各过量空气系数下均表现出更低的NOx、HC及CO排放。热效率方面,发动机在BMEP为1.1 MPa下,汽油原机和甲醇直喷的最大有效热效率分别为39.8%和44.1%,热效率绝对值分别较当量比燃烧提升2.5%和3.2%。BMEP提高到1.5 MPa后,甲醇直喷发动机在λ=1.4实现了44.5%的最大有效热效率。     

柴油机余热裂解甲醇并共轨燃烧的排放研究

在不改变6300ZC型柴油机结构和参数的基础上,从排气管引出高温尾气裂解甲醇气,并通入柴油机进气管混合燃烧。通过柴油机在各工况下掺烧甲醇裂解气运行与纯柴油（0号柴油）运行的对比试验,研究了共轨燃烧甲醇裂解气时6300ZC型柴油机的排放特性。研究结果表明,预混裂解气柴油机与原机相比,NOx与碳烟排放大幅度改善,HC排放明显降低,CO排放略有上升。在高负荷时,NOx排放可降低37.6%,碳烟排放可降低43.5%。     

甲醇发动机排放特性的研究

以一台电控M85甲醇燃料发动机为研究对象,在发动机台架上,采用废气分析仪和气相色谱仪,分别研究了甲醇发动机的常规排放和非常规碳氢排放。研究表明:M85甲醇发动机可以实现很低的常规排放,在非常规碳氢排放方面,甲醛在总碳氢排放占有较大的比例,而甲醇的排放接近0。三效催化反应器对甲醛的净化率较低,并且存在随负荷增大,净化率降低的趋势。甲醇的净化率始终接近100％。     

甲醇/乙醇/汽油HCCI燃烧和排放特性对比

在Ricardo单缸四冲程汽油机上采用内部废气再循环策略,实现了汽油、乙醇和甲醇的HCCI燃烧,并对比了这3种燃料HCCI的燃烧和排放特性。结果表明:在HCCI燃烧模式下,醇类燃料与汽油相比有更多的燃料参与了低温反应,有利于化学动力学反应的进行,因此醇类燃料提前着火时刻,缩短燃烧持续期,降低发动机的燃烧温度;在相同的发动机转速和空燃比条件下,醇类燃料可以极大地降低发动机的NOx排放,特别是甲醇的NOx排放最低可达2×10-6;并且醇类燃料更有利于稀燃,适用于中高速的发动机工况。     

电控五气门汽油机稀燃与废气再循环性能对比研究

在一电控喷射稀薄燃烧五气门汽油机上，以稀薄燃烧汽油机电控开发系统及相应的废气再循环系统为试验平台，对五气门汽油机在各种进气模式下实施稀混合气燃烧及废气再循环时的燃油消耗率和排放性能进行了详细的试验研究，进而对本发动机的稀燃性能与废气再循环性能进行了比较，分析实施不同方法对发动机性能的不同影响效果，实验结果表明，采用分层EGR技术以后，EGR比率可达32％，稀燃和分层废气再循环都有效地降低了NOx排放，分层废气再循环对NOx降低的效果更为明显，而且降低速度更快，尤其在中、低负荷，可以使排气中的NOx降低85％～95％．对于油耗，稀燃的效果显然要好于废气再循环，在较高负荷尤为明显，稀燃可显著降低HC、CO，分层EGR对HC、CO排放降低幅度不大。     

加入添加剂的甲醇汽油对汽油机怠速和低负荷性能的影响

由台架试验获得了汽油机燃用93号汽油和加入添加剂的不同比例甲醇汽油的低负荷特性曲线和怠速排放数据。结果分析表明,甲醇汽油中加入添加剂后,汽油机燃用甲醇汽油尤其是中高比例甲醇汽油的怠速和低负荷性能与燃用93号汽油相当,油耗量和油耗率无太大变化,尾气经三效催化转化器转化后,常规排放相当,甲醇和甲醛排放接近零排放水平。     

汽油机燃用甲醇汽油的动力性、经济性及非常规排放物试验研究

本文通过M15甲醇汽油和汽油在电控燃油喷射汽油机和化油器式汽油机上燃用的对比试验,研究了发动机燃用M15甲醇汽油的动力性、经济性的变化规律.试验结果表明:汽油发动机燃用M15甲醇汽油后,动力性、经济性均得到改善;相同工况下,燃用甲醇汽油的尾气中,甲醛含量高,然而随着发动机负荷增加,甲醛含量呈减少的趋势.     

点燃式发动机掺烧甲醇裂解气的研究

摘要甲醇裂解气(D.M)是甲醇在一定温度下发生裂解反应的产物(2H_2+CO),而发动机排气余热提供甲醇蒸发和裂解所需热量.当发动机使用汽油和富氢的甲醇裂解气时,能在较稀混合气下运行;为了获得更稀的混合气,对发动机进行了补气实验.结果表明,燃用混合燃料时热效率有较大的改善,燃烧稳定性加强.通过对示功图和放热规律的分析,明确了发动机经济性提高的原因.     

基于缸内直喷的甲醇汽油混合燃料HCCI燃烧排放特性研究

在缸内直喷发动机上研究甲醇汽油混合燃料的HCCI燃烧排放特性,分析了其非常规排放的性能。试验中选用汽油、M10(甲醇体积分数10%)、M20(甲醇体积分数20%)3种燃料,并通过FTIR方法测量甲醇及甲醛等非常规排放。研究结果表明:在汽油中添加甲醇可以有效拓展HCCI燃烧的高负荷范围,M20燃料的高负荷范围比汽油提高近9%,指示燃油消耗率比汽油高5%～10%,但指示能量消耗率比汽油低2%～6%。CO、THC、NOx等常规排放随甲醇添加比例的增加而降低,而甲醇和甲醛等非常规排放随甲醇添加比例的增加而增加,并随负荷增高呈先增加后减少的趋势。     

HCCI甲醇发动机的燃烧与排放特性

在Ricardo Hydra单缸四冲程发动机上利用内部废气再循环策略实现了甲醇燃料的HCCI燃烧.通过调整HCCI发动机的过量空气系数和转速,研究了HCCI甲醇发动机的燃烧和排放特性.结果表明,甲醇燃料的HCCI燃烧不同于普通汽油,其着火更早、燃烧更快,但在低转速时,平均指示压力相对较低.甲醇燃料可以在更稀的混合气条件下实现HCCI燃烧.在相同的转速和过量空气系数下,甲醇燃料的NOx和HC排放低于汽油.     

稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台汽油缸内直喷(GDI)增压发动机上,研究了稀燃条件下燃用不同甲醇汽油混合燃料的燃烧特性和排放特性。试验结果表明:稀燃条件下,随混合气浓度逐渐变稀,当量燃油消耗率呈现出先降低后升高的趋势,并且随着甲醇比例的增加,当量燃油消耗率增加,但均低于原机。在混合气逐渐变稀的过程中,燃烧时缸压峰值和燃烧温度总的变化趋势是逐渐降低,而燃烧持续期和循环变动率逐渐升高。稀燃条件下,CO排放量逐渐降低,碳氢化合物排放呈先降低后增加的趋势。NO_x排放量总的变化趋势是先增大后逐渐降低,随着甲醇体积分数的增加,NO_x的排放量逐渐降低,且3种甲醇、汽油混合燃料的NO_x和CO排放量都低于汽油燃料。     

甲醇汽油的排放特性和毒性分析

燃烧甲醇会增加甲醛之类的非常规排放以及甲醇的毒性,使甲醇汽油在我国的普遍使用遇到障碍。多数试验研究表明,汽车使用甲醇汽油后CO、HC的排放是降低的,不过各种试验降低的幅度差别较大。而NOx排放各类试验结果就很不一致,有低于汽油的,也有高于汽油的,也有在某一工况下低于汽油而在另一工况下又高于汽油的。甲醇汽油的非常规排放(如甲醇、甲醛等),几乎所有的试验结果都表明要高于普通汽油,但高出的幅度差别较大。如果要准确检测甲醇汽油的污染物排放,就必须严格规范试验条件。并且,应在城市实际交通状况下检测甲醇汽油的污染物排放,并与普通汽油做对比。如果发动机参数设置合理,燃烧甲醇汽油的CO、HC排放应该是降低的。只要掌握甲醇汽油的燃烧规律,通过一些发动机技术参数的调整,NOx的排放即使增高也不会比汽油高很多。有试验表明,燃烧甲醇汽油产生的甲醛等非常规排放经三效转换器后可以降得很低,在大气中的浓度已低于国家规定的标准。至于甲醇汽油的毒性,只要加强管理,制定并严格遵守操作规程,就可以避免它对人体健康的危害。     

Combustion characteristics of SI engine fueled with methanol-gasoline blends during cold start

A 3-cylinder port fuel injection (PFI) engine fueled with methanol-gasoline blends was used to study combustion and emission characteristics. Cylinder pressure analysis indicates that engine combustion is improved when methanol is added to gasoline. With the increase of methanol, the flame developing period and the rapid combustion period are shortened, and the indicated mean effective pressure increases during the first 50 cycles. Meanwhile, a novel quasi-instantaneous sampling system was designed to measure engine emissions during cold start and warm-up. The results at 5°C show that unburned hydrocarbon (UHC) and carbon monoxide (CO) decrease remarkably. Hydrocarbon (HC) reduces by 40% and CO by 70% when fueled with M30 (30% methanol in volume). The exhaust gas temperature is about 140°C higher at 200 s after operation compared with that of gasoline. __________ Translated from Transactions of CSICE, 2007, 25(3): 235–240 [译自: 内燃机学报]     

稀燃及废气再循环提高增压汽油机热效率的对比研究

在一台直列4缸增压直喷汽油机上针对万有特性最低油耗工况点,进行了稀薄燃烧与废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)提高发动机热效率的对比试验研究。试验结果表明:稀薄燃烧及EGR均能有效降低发动机燃油消耗率,稀释率分别为33%和19%时,采用稀燃和EGR时的最高有效热效率绝对值分别增加2.8%和1.7%,其中稀燃的有效热效率达到了39.9%,稀燃实现更高热效率主要归因于较低的传热损失和未燃损失。从燃烧角度来看,稀燃及EGR稀释都延长了燃烧滞燃期及持续期,但同样稀释率下稀燃的滞燃期更短,稀燃更高的稀释极限实现了更低的传热损失;但EGR抑制爆震,提前燃烧相位,使采用EGR时的排气能量损失低于稀燃。从排放角度来看,稀燃及EGR在高稀释率下均显著降低NO_x排放,而受益于高氧气浓度,相同稀释率下稀燃的HC及CO排放均低于采用EGR时,从而使稀燃的未燃损失更低。     

发动机非常规排放物甲醛的检测与分析

以Flyer M-TCE汽油发动机为对象,以环境空气中甲醛测定方法为基础,采用便携式现场甲醛测定仪,分别进行了93号汽油、甲醇汽油（M15、M25、M85）、乙醇汽油（E10、E25）在一定工况下的非常规排放物———甲醛的检测。结果表明,发动机燃用汽油和醇燃料时,排气中都会产生醛类排放物,且随着混合燃料中的醇含量增加,排气中醛类排放物也相应增加;同一种燃料进行测试时,甲醛排放随着功率的增加呈先增大后减小的趋势;双三元催化器对甲醛有一定的催化作用。通过台架实验得到大量醇类燃料发动机甲醛排放数据,为今后开发醇类燃料汽车燃烧系统及制订排放标准提供依据。     

Combustion characteristics of SI engine fueled with methanol-gasoline blends during cold start

A 3-cylinder port fuel injection (PFI) engine fueled with methanol-gasoline blends was used to study combustion and emission characteristics. Cylinder pressure analysis indicates that engine combustion is improved when methanol is added to gasoline. With the increase of methanol, the flame developing period and the rapid combustion period are shortened, and the indicated mean effective pressure increases during the first 50 cycles. Meanwhile, a novel quasi-instantaneous sampling system was designed to measure engine emissions during cold start and warm-up. The results at 5°C show that unburned hydrocarbon (UHC) and carbon monoxide (CO) decrease remarkably. Hydrocarbon (HC) reduces by 40% and CO by 70% when fueled with M30 (30% methanol in volume). The exhaust gas temperature is about 140°C higher at 200 s after operation compared with that of gasoline.     

Experimental study of stratified lean burn characteristics on a dual injection gasoline engine

Due to increasingly stringent fuel consumption and emission regulation, improving thermal efficiency and reducing particulate matter emissions are two main issues for next generation gasoline engine. Lean burn mode could greatly reduce pumping loss and decrease the fuel consumption of gasoline engines, although the burning rate is decreased by higher diluted intake air. In this study, dual injection stratified combustion mode is used to accelerate the burning rate of lean burn by increasing the fuel concentration near the spark plug. The effects of engine control parameters such as the excess air coefficient (Lambda), direct injection (DI) ratio, spark interval with DI, and DI timing on combustion, fuel consumption, gaseous emissions, and particulate emissions of a dual injection gasoline engine are studied. It is shown that the lean burn limit can be extended to Lambda= 1.8 with a low compression ratio of 10, while the fuel consumption can be obviously improved at Lambda= 1.4. There exists a spark window for dual injection stratified lean burn mode, in which the spark timing has a weak effect on combustion. With optimization of the control parameters, the brake specific fuel consumption (BSFC) decreases 9.05% more than that of original stoichiometric combustion with DI as 2 bar brake mean effective pressure (BMEP) at a 2000 r/min engine speed. The NO_x emissions before three-way catalyst (TWC) are 71.31% lower than that of the original engine while the particle number (PN) is 81.45% lower than the original engine. The dual injection stratified lean burn has a wide range of applications which can effectively reduce fuel consumption and particulate emissions. The BSFC reduction rate is higher than 5% and the PN reduction rate is more than 50% with the speed lower than 2400 r/min and the load lower than 5 bar.