正丁醇/乙醇-汽油HCCI发动机的低温燃烧与排放特性

在一台单缸4冲程发动机上利用负气门重叠角方法,在转速为1 500,r/min、气门相位与升程不变的情况下,研究了不同掺醇比例下正丁醇-汽油与乙醇-汽油均质充量压缩着火(HCCI)发动机的燃烧与非常规排放特性.结果表明,随着掺醇比例的增加,HCCI发动机的着火时刻提前,燃烧持续期缩短,而且使用正丁醇-汽油时HCCI发动机的着火时刻更早,燃烧持续期更短,但平均指示有效压力(IMEP)呈下降趋势,而且使用正丁醇-汽油时HCCI发动机的IMEP与指示热效率更低.汽油中掺醇均会导致HCCI发动机的甲烷、甲醛、乙醛和乙烯排放增加,但芳香烃排放显著降低,而且在相同掺醇比例下,使用正丁醇-汽油时的甲烷和乙醛排放要低于使用乙醇-汽油时的值,而甲醛、乙烯和芳香烃排放则高于使用乙醇-汽油时的值.此外,在汽油中掺混乙醇,会减少HCCI发动机的丙烯排放,但是在汽油中掺混正丁醇,则会增加HCCI发动机的丙烯排放.     

汽油/乙醇双燃料复合喷射对发动机排放性能的影响

通过在一台汽油气道喷射(GPI)的单缸、四冲程发动机上增加一套乙醇缸内直喷(EDI)系统,将其改装成为双喷射发动机,研究了汽油/乙醇复合喷射对发动机排放性能的影响,并建立了发动机计算流体动力学(CFD)模型,详细分析了缸内各区域的温度和组分分布特点.结果表明:加入乙醇直喷可以有效降低CO、NOx和soot排放,提高乙醇能量占比后,CO、HC和soot排放又有所增加;点火时刻提前,缸内整体温度和压力逐渐增加,NOx排放显著上升,soot排放有所下降,由于局部混合气质量变差,燃料不完全燃烧导致CO和HC排放有所增加,同时受过冷壁面淬熄效应的影响,作为未燃碳氢(UHC)排出的燃料也会提高HC排放;乙醇喷射时刻提前,燃料有更充分的时间进行蒸发混合,缸内燃烧状况得到优化,CO和soot排放减少,NOx排放呈上升趋势,间隙效应和壁面油膜吸附作用的增强导致HC排放呈上升趋势.     

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。     

喷油时刻对汽油/乙醇发动机性能的影响

通过一台Yamaha YBR250发动机原机,进行乙醇直喷(EDI)与汽油进气道喷射(GPI)的改装,研究了EDI喷油时刻对发动机缸内混合气形成、燃烧和排放的影响,同时建立了EDI结合GPI发动机的三维计算模型,对试验工况进行了数值模拟.分别对喷雾模型和燃烧模型进行了试验标定,结果表明:通过改变EDI喷油时刻,进气涡流与喷雾带动气流的运动共同作用于缸内燃料的蒸发雾化,可以在火花塞附近形成不同程度的燃料浓区;延迟EDI喷油时刻至100°CA BTDC,能够有效地协同壁面传热以及乙醇蒸发作用,降低点火时刻缸内温度,从而降低最大爆发压力和缸内燃烧温度;相对于早喷工况,EDI喷油时刻为100°CA BTDC的工况能够有效降低缸内HC及NO排放.     

乙醇/汽油发动机排气温度下乙醇氧化生成醛的特性

为了研究乙醇/汽油发动机排气温度下乙醇氧化产生甲醛和乙醛的特性,设计并搭建用于乙醇氧化的流反应器,借助汽油机排气温度对流反应器加热,配制乙醇标准气,研究了乙醇/汽油发动机排气温度下流反应器中乙醇的氧化特性.结果表明:利用乙醇标准气在流反应器中氧化得到了乙醇氧化、甲醛和乙醛生成与氧化的特性,研究了排气温度和流速对乙醇氧化、甲醛和乙醛生成及氧化的影响规律.乙醇质量分数随温度升高而降低,甲醛和乙醛质量分数随温度升高呈先增加后减小趋势,并拟合得出甲醛和乙醛生成与氧化的临界温度,临界温度处甲醛和乙醛质量分数最高,临界温度时乙醛最高质量分数约为甲醛质量分数的16倍.     

燃烧乙醇-柴油时发动机的性能与排放特性研究

在一台双缸直喷式柴油机上,对燃烧乙醇-柴油时发动机的燃油经济性和排放性进行试验。试验结果表明：与纯柴油相比,乙醇-柴油的当量燃油消耗率和CO排放量在较大负荷工况下有所减小,NOx和碳烟排放在各种工况下都显著降低,但HC的排放量增加;适当减小发动机的供油提前角,对提高燃油经济性和排放性有利。     

2-甲基呋喃/汽油发动机燃烧和排放特性

基于一台点燃式发动机,研究了燃用2-甲基呋喃(MF)及其体积分数为10%和20%低比例汽油混合燃料的发动机燃烧和排放特性,并与纯汽油进行对比.结果表明:MF及混合燃料抗爆性优于汽油,高负荷下允许发动机使用更加提前的点火时刻.单独燃用或掺混MF使滞燃期、燃烧持续期相对汽油缩短,循环波动系数降低,同时缸内峰值压力、最高平均温度相对升高.较高的燃烧温度及含氧量使MF及混合燃料HC和CO排放相对汽油降低,使用20%混合燃料时最高降低比例分别约为10%和3%.但燃用MF及混合燃料的NOx排放相对汽油升高.     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4 L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DM S500快速颗粒分析仪在发动机转速为4000 r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气(compressed natural gas,CNG)的颗粒物排放特性进行采样分析.试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量(particle number,PN)...     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DMS500快速颗粒分析仪在发动机转速为4 000r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气(compressed natural gas,CNG)的颗粒物排放特性进行采样分析。试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量(particle number,PN)和颗粒物质量(particle mass,PM)浓度均随进气压力的增大呈先减小后增大的趋势。不同进气压力下CNG的PN和PM排放较为稳定,PN中核态颗粒物占比较大,在粒径约200nm处颗粒物表面积浓度出现峰值。燃用汽油的排放颗粒物中积聚态占主导,因而其PM浓度比燃用CNG的大,其颗粒物的表面积浓度也更大,最大表面积浓度出现在颗径约100nm处。     

乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧及排放特性研究

在柴油机试验台架上,研究了进气道口电控喷射乙醇,缸内直喷柴油引燃乙醇的方式,开发了电控乙醇/柴油双燃料发动机。研究了乙醇/柴油双燃料模式的燃烧及排放特性.随着引燃柴油量的降低,最大爆发压力下降,NOx和排烟下降幅度加大,但THC和CO排放均有升高.通过调整控制参数如乙醇/柴油的喷射比例,可使发动机达最佳燃烧状态及较低的有害排放,因此说乙醇/柴油双燃料模式是一种有前途的、可行的发动机发展方向.