减少柴油机暖机阶段HC排放的控制策略研究

柴油机在起动后的暖机过程中排出大量含有未燃碳氢(HC)的蓝烟，给人类健康和社会环境都带来极大的危害。本研究提出降低柴油机暖机阶段未燃HC排放的控制策略，并在试验基础上对不同转速与负荷时柴油机的HC排放浓度和HC排放总量进行了比较与分析，找到一种HC排放浓度和HC排放总量都较小的工况作为柴油机的暖机工况，证实了优化控制的可行性。     

火花点燃式甲醇汽油发动机冷起动过程燃烧特性研究

随着欧Ⅲ及以上排放法规的实施,对发动机冷起动过程排放的控制显得越来越重要。在一台3缸进气道喷射汽油机上开展了甲醇-汽油对冷机起动及其后怠速暖机过程燃烧和排放特性影响的研究。缸内压力数据分析表明在汽油中加入甲醇,可以明显改善冷起动过程缸内燃烧。随着添加比例的增加,发动机起动后的50个循环火焰发展角和快速燃烧角都明显缩短,平均指示压力升高。研究中设计了一种新颖的准瞬态排放采样系统,测量了冷起动和暖机过程的HC和CO排放。环境温度5℃下测量结果表明,HC和CO排放随着甲醇添加比例增加明显降低,发动机燃用M30时,HC降低了40％,CO降低了70％,排气温度在起动200s时也比原汽油机升高了140℃。     

汽油醇混合燃料发动机冷起动排放特性研究

随着国Ⅲ及以上排放法规的实施,对发动机冷起动过程排放的控制显得越来越重要.在一台3缸进气道喷射汽油机上开展了不同环境温度下醇类汽油混合燃料对冷机起动及其后怠速暖机过程排放特性的研究.研究中设计了一种新颖的排放采样系统,测量了冷起动和暖机过程的HC和CO排放.甲醇汽油与乙醇汽油混合燃料排放对比发现:甲醇汽油具有更加优良的冷起动排放性能.分别在环境温度为5℃、15℃和25℃时进行了甲醇汽油对冷机起动及怠速暖机过程排放特性影响的研究.研究表明:在相同的环境温度下,HC和CO排放随着试验燃油中甲醇添加比例的增加明显降低;甲醇汽油对发动机冷机起动及暖机阶段HC和CO排放的改善在温度较低时表现的更为明显,环境温度为5℃,发动机燃用M30时,HC排放可降低40%,CO可降低70%.     

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。     

辛烷值对均质压燃发动机燃烧特性和性能的影响

通过不同比例的正庚烷和异辛烷混合得到不同辛烷值的混合燃料，在一台单缸直喷式柴油机上研究燃料辛烷值对均质压燃发动机燃烧特性、性能和排放特性的影响．研究结果表明，燃料辛烷值增加，着火始点推迟，燃烧反应速率降低，缸内爆发压力降低．燃料辛烷值增高，均质压燃向大负荷工况拓宽，燃料辛烷值较高时，存在极限转速，辛烷值增加，极限转速降低．对于每一工况，存在一个最佳经济性的燃料辛烷值，负荷增大，最佳辛烷值增高；随着燃料辛烷值增高，发动机NO、HC和CO排放增加，尤其是HC排放增加更为明显．对于均质压燃发动机，低负荷工况适合燃用低辛烷值燃料，高负荷工况适合燃用高辛烷值燃料。     

增压柴油机燃用生物柴油的排放特性

通过对比实验研究了增压柴油机燃烧生物柴油和普通柴油对发动机动力性、经济性和排放特性的影响,研究结果表明：对于实验发动机,在对喷油泵不做任何调整时,直接燃烧生物柴油对柴油机动力性的影响小于5％;无论在全负荷还是在部分负荷工况下,燃用生物柴油均能大幅度降低柴油机的排气可见污染物、PT、CO和HC排放,但会引起NOx排放量的上升,通过适当推迟喷油提前角能明显降低燃用生物柴油时发动机的COx排放,同时还能保留排气可见污染物低、PT、CO和HC排放低的优点,但对发动机动力性的影响却不大,研究表明生物柴油是理想的可再生清洁燃料。     

电喷汽油机冷起动过程研究

本文根据实测的催化器入,出口温度及HC排放浓度，结合示功图对电喷汽油机冷起动时HC排放量在台架上进行了模拟分析，认为起动过程以节气门突开为界，可划分为2个阶段，其中HC排放主要集中在开始起动到节气门开这一段时间内，而这段时间的HC排放又以起动后最初几秒钟为主，适当减稀空燃比，促使缸内发生不完全燃烧，则未燃HC在排气管内可继续氧化，使得最终排出的HC量降低，并有利于催化剂的起燃。     

可变掺合率的甲醇—汽油化油器系统

利用改造后的化油器加浓装置,在起动、怠速及低负荷时仅供给汽油,30％负荷后供给甲醇,70％负荷后供给大掺合率甲醇。试验表明,解决了甲醇发动机的冷起动困难及起动时大量未燃甲醇、甲醛排放,同时利用高压缩比提高了发动机的有效功率及热效率。     

高压共轨柴油机起动阶段对HC排放影响的试验研究

为满足排放法规的要求,对柴油机起动阶段排放的研究有重要意义.柴油机起动阶段,因温度较低,尾气排放以未燃HC为主,本文针对高压共轨柴油机起动阶段的HC排放展开了试验研究.高压共轨喷射系统具有精确、灵活控制喷油量及喷油定时的优点,在柴油机起动过程中,分别通过改变共轨油压、喷射提前角、起动喷油量、预喷油量、预喷射时间这5个喷射控制参数值测试分析了HC排放的规律,可知:这5个喷射控制参数均存在一个最佳值使HC排放量最低,过大或过小均对HC排放的减小不利.     

电控喷射LPG发动机冷起动失火特性

为加强冷起动阶段的排放控制,在一台125 cm3单缸电控喷射LPG点燃式发动机上进行了冷起动失火特性的试验研究.通过程序设计,以电控断点火方式造成发动机在所设定循环的完全失火,研究了冷起动过程不同循环在单循环失火、连续两循环失火和连续三循环失火的起动转速和HC排放,并对冷起动前120循环在不同失火率时的HC排放进行了研究.通过试验找到了影响LPG发动机冷起动过程起动转速和HC排放的关键着火循环,即理想的首次着火循环及其次循环.发动机理想的首次着火循环失火对起动时的HC排放和转速影响最大.在首次着火循环的下一循环失火对起动HC排放影响次之,而其余循环的失火对起动HC排放影响基本相同.提高起动初期发动机转速有利于后续循环的稳定运行.HC排放与失火率呈一定比例关系.失火率增加1倍时,HC排放升高约1倍.当失火率超过500/时,HC排放总量急剧升高.     

排气门正时对柴油机冷起动性能的影响

通过在一台单缸直喷柴油机上进行实验,分析了不同排气门正时条件对柴油机冷起动过程燃烧及排放性能的影响.结果表明,通过调节排气门关闭正时,适当增大缸内残余废气量,可显著改善起动过程初始着火循环的着火燃烧性能和提高起动过程缸内燃烧的稳定性.不同排气门关闭条件对起动过程的排放有着非常重要的影响.适当提前排气门关闭时刻,可以显著降低冷起动过程的烟度排放,特别是降低冷起动过程初始阶段的烟度排放.而对于NO2排放,由于残余废气具有很强的热效应,随着排气门关闭时刻提前,Nox排放呈上升趋势.     

进气预混乙醇对柴油机碳烟与NOx排放的影响参数研究

在一台自然吸气式直喷柴油机上，按照组合燃烧的要求．全面、系统地研究了不同喷嘴孔径、不同供油定时、不同喷醇的始点对发动机碳烟、NOx排放以及经济性的影响．研究结果表明，为了获得更低的碳烟和NOx排放以及优越的能量经济性，与燃用纯柴油的发动机相比，采用进气预混乙醇的组合燃烧发动机的柴油供油定时可以稍迟或保持不变，燃油喷嘴的孔径应适当减小，预混乙醇的发动机负荷起点应适中．     

Improvement of fuel economy of an indirect injection (IDI) diesel engine with two-stage injection

This paper focuses on the effects of early stage injection and two-stage injection on the combustion characteristics and engine performances of an indirect injection (IDI) diesel engine. In a direct injection (DI) diesel engine, HC emission increases with early stage injection because some of the fuel spray adheres to the cylinder wall and burns in the gap between the piston and the cylinder. On the other hand, since the fuel spray of early stage injection in an IDI diesel engine is injected into an auxiliary combustion chamber such as a swirl chamber, the IDI diesel engine could reduced the HC emission produced from the gap compared with a DI diesel engine. In a two-stage injection IDI diesel engine, NO and smoke emissions are improved when the amount of fuel in the first stage injection is small and the first stage injection timing is advanced over −80° TDC. And 20% improvement in fuel consumption is achieved when the first stage injection timing is advanced over −80° TDC. Conversely, HC and CO emissions of two-stage injection increases compared with that of conventional injection of an IDI diesel engine. However, CO emission can be improved a little when the first stage injection timing is advanced over −100° TDC and the second stage injection timing is retarded over TDC.     

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。     

Preparation,characterization, engine combustion and emission characteristics of rapeseed oil based hybrid fuels

In this study, hybrid fuels consisting of rapeseed oil/diesel blend, 1% aqueous ethanol and a surfactant (oleic acid/1-butanol mixture) were prepared and tested as a fuel in a direct injection (DI) diesel engine. The main fuel properties such as the density, viscosity and lower heating value (LHV) of these fuels were measured, and the engine performance, combustion and exhaust emissions were investigated and compared with that of diesel fuel. The experimental results showed that the viscosity and density of the hybrid fuels were decreased and close to that of diesel fuel with the increase of ethanol volume fraction up to 30%. The start of combustion was later than that of diesel fuel and the peak cylinder pressure, peak pressure rise rate and peak heat release rate were higher than those of diesel fuel. The brake specific fuel consumption (BSFC) of hybrid fuels was increased with the volume fraction of ethanol and higher than that of diesel. The brake specific energy consumption (BSEC) was almost identical for all test fuels. The smoke emissions were lower than those for diesel fuel at high engine loads, the NO_x emissions were almost similar to those of diesel fuel, but CO and HC emissions were higher, especially at low engine loads.     

甲醇缸内直喷热氛围燃烧的试验研究

在单缸直喷式柴油机上进行了二甲醚(dimethyl ether,DME)气道喷射和甲醇缸内直喷的甲醇热氛围燃烧试验研究．结果表明,该燃烧方式呈现分布式放热规律,燃烧过程可分为DME低温放热、高温放热和甲醇扩散燃烧 3个阶段．随负荷的增加,实现稳定燃烧的最小DME比例减小．随DME比例减小,DME高温放热和甲醇燃烧滞后．在稳定燃烧的情况下,随DME比例的增大,燃烧效率和热效率降低,HC和NOx排放呈上升趋势,而CO排放先升高后降低．综合考虑,采用最小比例DME有利于提高其热效率、降低排放．此时热效率、HC排放与原柴油机相当, NOx降低约50％,但CO排放相对原柴油机有较大幅度的增加．     

柴油硫含量对发动机排放性能影响的研究

在一台直喷式涡轮增压柴油机上分别燃用4种不同硫含量的柴油,研究了燃油硫含量对柴油机排放性能的影响.研究结果表明,燃油硫含量对柴油机的烟度有直接影响,随着燃油硫含量的降低,柴油机的烟度明显下降,低负荷下燃油硫含量对柴油机的烟度影响较大,NOx排放随燃油硫含量的降低变化很小,而CO和HC排放则降幅明显,SO2排放随柴油机负荷的增加显著上升,随燃油含硫量的降低而显著下降.     

冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的影响

冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与燃烧不稳定性的重要因素。喷油首循环的燃烧对后续工作循环着火有较大影响。为了分析冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧和排放的影响规律,利用基于循环控制的柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台单缸直喷式柴油机上进行了试验研究。试验结果表明冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的稳定性有较大影响。提高冷却液温度对于消除起动过程首循环燃烧状态的不稳定性具有较明显的作用。冷却液温度较低时,使着火滞后期增长,很容易导致失火或不完全燃烧现象,生成较高HC排放。试验也验证了所建立的测控系统为研究柴油机起动过程提供了一种有效的测试手段。