增压稀燃天然气发动机排放特性

为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、十三工况排放等试验,并在增加氧化型催化转化器后进行了相关试验,对试验结果进行研究分析,获得了天然气发动机的排放规律.结果表明:NMHC排放随空燃比增大先减少后增加,NOx排放随空燃比增大先增加后减少,在空燃比19～21左右达到最大值.NMHC比排放随转速升高略有降低,NOx排放随转速升高先减小后增加,发动机最低NOx排放点所对应的发动机转速为1600～1800 r/min.定MAP下,NMHC排放随点火提前角增大先降低后增加,NOx排放随点火提前角增大而增大.加Ⅰ型氧化催化器后发动机NOx、CH4、CO、NMHC排放值分别减少了15%、97%、78%、60%.试验结果表明,增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案.     

稀燃天然气掺氢发动机的热效率与排放特性

为了分析在天然气中掺入不同体积比的氢气对发动机经济性和排放性的影响,在一台6缸火花点火天然气发动机上开展了体积掺氢比在不同工况下对热效率和排放特性影响的试验研究.结果显示掺氢可以拓宽发动机的稀燃极限,提高燃烧速度,使得最佳转矩点火提前角(MBT)相对推迟;在点火提前角不变的情况下掺氢对热效率没有明显优势,而且会使NOx排放升高.而在MBT时,掺氢可以一定程度上提高发动机的指示热效率,降低未燃CH4和CO的排放,改善NOx与未燃碳氢(主要为CH4)的trade-off关系.掺氢的优势还体现在可以让发动机高效的工作在更稀的情况下,从而有利于降低NOx的排放和传热损失.     

天然气发动机掺氢20%时瞬态排放性能研究

对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究.主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比.试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发动机排放达到环境友好型汽车标准.随着加速加浓因子的增大,发动机扭矩跟随性越好,但会造成各种排放同时上升,特别是Nox上升幅度很大.三种氧化型催化转化器转化效率大小排序为:ECOCATⅡ型>国产催化器>ECOCATⅠ型.对于这三种催化器来说,随着催化效率的提高,排气阻力加大,发动机动力性下降,燃料消耗率上升.掺入20%氢气后,在不带催化器的情况下,Nox、CO、NMHC、CH4排放和燃料消耗率相对于原天然气发动机分别下降51%、36%、60%、47%和7%.     

增压稀燃天然气发动机催化器的快速选型和匹配

依据增压稀燃天然气发动机的排放污染物生成机理及催化器反应机理,结合上柴SC8DT250Q4天然气发动机,阐述增压稀燃天然气发动机催化器的选型及性能匹配方法,为天然气发动机技术升级及催化器的选型和优化设计提供依据。     

车用发动机燃用天然气掺氢燃料的性能计算分析与研究

为了研究天然气掺氢发动机的燃烧特性,从模拟试验的角度运用大型发动机软件建立了6缸火花点火天然气掺氢发动机的虚拟样机,并经过试验验证该模型基本准确.通过仿真计算得出,天然气发动机在掺入氢气之后,提高了燃烧速度,明显拓宽了发动机的稀燃极限.在掺入氢气30 %(体积百分比)时,发动机的综合性能指标较好;提高压缩比,指示热效率得到提高.     

基于电控调压器的稀燃增压CNG发动机开发

通过比较几种典型燃料的效率及当量燃烧发动机,进行了稀燃单一燃料CNG发动机的优势分析.针对国-Ⅳ及以上排放标准,开发了基于电控调压器的重型车用CNG发动机,阐述了其燃气供给系统、进气管理系统和点火系统的结构特点及运行原理.分析了电控系统及其复合闭环策略,实现了多区域稀燃目标控制.试验结果表明:研发的CNG发动机最大功率和最大扭矩均与原型柴油机相当,而排放性能得到了极大的改善.     

分子筛催化器降低稀燃发动机NOx排放的研究

采用原位合成技术制作的分子筛堇青石整体式催化器,减少稀燃NOx排放.稀燃发动机台架实验结果表明,可采用排气中的HC和CO等还原物质对NOx进行选择还原,排气温度在450℃附近时,NOx转化效率最大达40%,此时HC的转化效率接近60%,而CO基本没有变化.     

纯氢和天然气掺氢燃料发动机的试验研究

在某点燃式发动机上,试验研究了纯氢和不同比例天然气掺氢的燃烧与排放特性。结果表明：纯氢燃料燃烧快,燃烧持续期短,缸压和放热率升高率大且峰值较高,λ=1．1时,峰值压力为3．9MPa,燃烧持续期为12℃A。氢燃料的稀燃界限宽,过量空气系数λ=3时,峰值压力降低到1．7MPa,NOx排放趋于零。天然气掺氢可以改善天然气燃烧特性,拓展天然气的稀燃极限。在相同工况下,掺氢30％的混合气燃烧持续期比天然气缩短20℃A,但缸压峰值和NOx排放增加,这可以通过稀燃和优化点火提前角来降低峰值压力和NOx排放。掺氢30％的混合气可以在λ=1．857时稳定的工作,此时峰值压力降低到1．57MPa,NOx的排放小于50×10^-6。     

预燃室式天然气掺氢发动机燃烧及排放模拟

为探索掺氢对预燃室式大功率中速天然气发动机燃烧和排放的影响,采用计算流体动力学耦合化学动力学方法,在一台6ACD320型天然气发动机上,对氢气体积分数为0～ 30％的天然气-氢气混合燃料的燃烧过程进行了数值模拟.结果表明:在天然气中掺氢促使缸内产生了更多的0、OH等活性自由基,从而加速了缸内火焰传播,发动机的指示燃气消...     

掺氢天然气充量均质压燃发动机燃烧和排放特性的数值模拟研究

为研究掺氢对天然气充量均质压燃（homogeneous charge compression ignition, HCCI）发动机的燃烧及排放特性的影响,基于化学反应动力学软件包CHEMKIN中的零维模型模拟天然气HCCI发动机在掺氢比为0%~40%时的燃烧过程及排放,并对其进行数值分析。结果表明：掺入氢气后缸内温度和放热率先略下降后上升而缸内压力变化不明显,着火时刻随掺氢比增加不断提前,CO和CO₂的生成浓度降低而NO的生成浓度上升。掺入氢气为体系提供大量H,使链分支和链传递反应加快,HO₂和OH生成速度加快,造成着火时刻提前。NO的总生成速率随掺氢比增加而加快。     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.     

含Pd双金属分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放

为实现对稀燃汽油机NOx排放的有效控制，对Pd-In-ZSM5、Cu-Pd-ZSM5催化剂在实际稀燃排气条件下进行了研究，对Pd-In-ZSM5催化剂，由于Pd、In两种金属的作用，出现了两个NOx转化效率的峰值，最高转化效率达到35．7％．Cu-Pd-ZSM5催化剂可以实现CO对NOx的还原反应，使稀燃NOx的转化效率最高达到60％，并且具有较宽的活性温度窗口；当量空燃比时，NOx的转化效率超过70％，含Pd的双金属分子筛催化剂，在不同的温度范围内，可以实现HC和CO对NOx的协同还原反应，有效拓宽较高NOx转化效率的活性温度窗口。     

降低准均质稀燃汽油机NOx排放的电控系统研制

为了配合稀NOx吸附-还原催化转化器的正常工作,开发了一套稀燃汽油机电控系统.该系统不仅可以任意设定汽油机浓、稀燃的空燃比大小和间隔时间长短,而且可以使稀NOx吸附-还原催化转化器在稀燃时,控制汽油机按稀燃状态运行;而在浓燃还原再生过程中,电控系统自动调小节气门开度和点火提前角,使得汽油机对外输出的扭矩稳定.将该系统应用于一台丰田8A-FE16气门EFI汽油机,实验结果表明,研制的稀燃电控系统,达到了设计的要求.     

降低稀燃汽油机NOx排放技术进展

节能和环保的要求，使得稀燃技术越来越受到人们的重视。然而，由于稀燃的富氧燃烧，使得NOx排放降低较小。介绍了国内外降低稀燃汽油机NOx排放技术的进展情况。     

稀燃天然气发动机燃烧循环变动影响因素研究

通过对一台点燃式多点电喷稀燃天然气发动机进行试验,获得了不同工况下的平均指示压力循环变动系数,以此为基础研究了燃空当量比、节气门开度、转速及点火时刻对稀燃天然气发动机燃烧循环变动的影响趋势。结果表明:混合气燃空当量比越小,燃烧循环变动越明显,当燃空当量比降低到一定值时,平均指示压力循环变动系数的增长会突然加大;节气门开度越小燃烧循环变动越明显,节气门开度小于30%后,其对燃烧循环变动影响更加明显;燃烧循环变动量随转速上升有增加的趋势,在高转速工况下燃烧循环变动的加强尤其明显;在工况一定的条件下存在一个最优的点火时刻可使稀燃天然气发动机的燃烧循环变动最小。     

利用Ir-ZSM5分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放的试验研究

为控制汽油机稀燃NOx排放,对Ir-ZSM5分子筛催化剂在实际稀燃排气条件下进行了试验研究．试验结果表明,应用Ir-ZSM5催化剂,可以实现CO对稀燃NOx的选择催化还原反应．在空燃比为15～20时,空速为30000／h时,NOx最高转化效率可达50％～80％,并且具有较宽的高活性温度窗口．随着空燃比的增加,NOx转化效率减小．Ir-ZSM5催化剂对HC、CO也可以实现较高的转化率,有望应用于当量空燃比条件,从而降低空燃比控制精度．该催化剂尤其适合稀燃汽油机的需要．     

点燃式HCNG发动机一维数值模拟研究

利用AVL BOOST软件建立天然气掺氢(HCNG)发动机的整机工作过程一维模拟模型,通过与试验结果对比,证明了模型的适用性和准确性.并对HCNG发动机进行了一系列的变参数分析研究,主要变化参数包括体积掺氢比、负荷、压缩比及配气相位.模拟计算结果表明:提高掺氢比和负荷可提高缸内燃烧温度,使传热损失和NOx排放增加;提高压缩比有利发动机的动力性和经济性;进气迟闭角和排气提前角相位对发动机的动力性和经济性有较大影响.