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.     

天然气掺氢发动机的性能研究

以台架试验的方法,对不同负荷与点火提前角下天然气掺氢发动机的经济性和排放特性进行了研究,试验中使用了掺氢比为0%～40%的天然气掺氢混合燃料。试验结果表明,随着掺氢比的增加,燃气消耗率呈降低趋势,发动机的经济性得到明显的改善;在不同负荷下,随着掺氢比的增加,NOx与CO的排放都呈增加趋势,CH4的排放呈降低趋势。掺氢比一定时,随着点火提前角和掺氢比的增加,NOx、CH4与CO排放都呈增加趋势,优化点火提前角可以改善天然气发动机的排放。     

不同点火提前角时HCNG发动机的燃烧与排放特性

在一台火花点火天然气发动机上开展了在不同点火提前角下燃用不同体积掺氢比(O%～50%)的天然气掺氢燃料(HCNG)的试验研究,进行热效率、燃烧放热率、循环变动及排放特性的分析.结果表明:与原天然气发动机相比,HCNG发动机的最大扭矩点火提前角(MB了)减小,MBT时指示热效率变化不大;点火提前角增大时,火焰发展期增长,最大压力变动率减小,快速燃烧期和平均指示压力变动率先减小后增大;在相同点火提前角时,以上4个参数均随掺氢比的增加而减小.N0x、CO排放浓度随掺氢比增加而增大,CH4排放則相反.     

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.     

不同掺氢比的HCNG燃料对天然气发动机怠速性能影响研究

为了研究在天然气中掺入不同体积比氢气对发动机怠速性能的影响,针对一台6缸天然气发动机开展了不同体积掺氢比的氢气/天然气混合燃料(HCNG)的怠速性能试验研究.试验证实掺氢后热效率提高,要达到相同的怠速转速可减少怠速旁通阀开度;在怠速情况下,掺氢使CH4、CO、NMHC排放下降,Nox排放上升,可通过点火提前角推迟来有效降低怠速Nox排放;在天然气中掺入适量氢气后有利于改善发动机怠速燃烧,从而增加怠速稳定性.在怠速条件下,掺氢后CO、CH4排放随转速升高先减小后增加;怠速转速升高,怠速稳定性变好.在天然气中掺入适量氢气后,发动机热效率提高,经济性改善.     

重型增压预混天然气发动机动力性和排放性试验研究

为解决天然气发动机排放问题,对严重影响天然气发动机HC和NOx排放的空燃比和点火提前角这两个参数进行试验研究。结果表明,增大点火提前角可以提高发动机功率输出,降低有效燃气消耗率和HC排放,增加NOx排放;增大空燃比,发动机功率和NOx排放下降,而有效燃气消耗率和HC排放上升,且均在稀燃极限空燃比时急剧变化。     

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%.     

吸附还原法还原过程中空燃比控制策略的试验研究

运用研制设计的新型稀燃尾气催化系统和恒转矩电控系统,对稀Nox吸附还原催化器(LNT)还原过程中空燃比大小和浓、稀燃时间比值及长短对稀燃发动机性能进行了试验研究,结果表明:还原过程空燃比大小和稀、浓燃时间比值及长短不仅对发动机的输出转矩大小、燃油消耗率等性能有影响,而且对发动机的排放特性也有重要影响.稀Nox吸附还原催化器还原过程空燃比越小和浓、稀燃时间比值越大、浓燃还原时间越长,Nox还原越彻底,Nox排放越低,但稀燃发动机的比油耗稍变大,经济性变差.因此,在应用LNT降低稀燃发动机Nox排放时,需要对其还原过程空燃比大小和浓、稀燃时间比值及长短进行优化.     

点火提前角对LPG电喷发动机排放影响的试验研究

在1台四冲程、水冷、125mL、电喷火花点燃式摩托车发动机进行燃用LPG燃料的试验,分析空燃比和点火提前角对LPG电喷发动机排放HC、CO和NOx的影响。试验结果表明,在浓混合气条件下,点火提前角对LPG发动机排放的影响较小;但在稀混合气条件下,点火提前角对LPG发动机的排放影响较大。     

降低非道路用增压柴油机NOx和PM排放的试验研究

为了改善非道路用涡轮增压直喷395E柴油机的排放性能,试验研究了供油提前角、喷油器喷孔直径和启喷压力、喷油器安装倾角等喷油系统参数及燃烧室几何形状对发动机Nox和PM排放的影响.试验结果表明:采用较小喷孔直径(0.23mm)、较小供油提前角(8°CA)、径深比(2.857)和口径比(1.06)适中的缩口哑铃型燃烧室时,Nox、Nox+HC、CO和PM排放分别降低到6.30、7.05、0.90和0.233g/(kW·h),达到了美国EPA第四阶段非道路用柴油机排放标准的要求.     

生物柴油的排放试验研究

通过对燃烧生物柴油发动机排放污染物的测量和分析,探讨了生物柴油降低柴油机排气污染物的机理。分析了不同配比的生物柴油燃烧污染物随发动机转速、负荷的变化规律,得到了生物柴油的最佳配比方案。研究结果表明:生物柴油可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是颗粒污染物;随着生物燃料中油酸甲脂含量的增加,柴油机的各种排气污染物均有不同幅度的降低。     

乙醇汽油混合燃料的排放特性研究

研究不同配比的乙醇汽油混合燃料在电喷汽油机上应用时的排放特性。结果表明：在发动机参数未做任何调整的情况下,发动机运行状况良好;CO和HC的排放明显得到了改善,NOx的排放在个别工况下发生恶化;排放特性的变化不仅与乙醇含量有关,而且与电喷发动机的空燃比控制策略有关。     

Engine combustion and emission fuelled with natural gas: A review

Natural gas (NG) is one of the most important and successful alternative fuels for vehicles. Engine combustion and emission fuelled with natural gas have been reviewed by NG/gasoline bi-fuel engine, pure NG engine, NG/diesel dual fuel engine and HCNG engine. Compared to using gasoline, bi-fuel engine using NG exhibits higher thermal efficiency; produces lower HC, CO and PM emissions and higher NOx emission. The bi-fuel mode can not fully exert the advantages of NG. Optimization of structure design for engine chamber, injection parameters including injection timing, injection pressure and multi injection, and lean burn provides a technological route to achieve high efficiency, low emissions and balance between HC and NOx. Compared to diesel, NG/diesel dual fuel engine exhibits longer ignition delay; has lower thermal efficiency at low and partial loads and higher at medium and high loads; emits higher HC and CO emissions and lower PM and NOx emissions. The addition of hydrogen can further improve the thermal efficiency and decrease the HC, CO and PM emissions of NG engine, while significantly increase the NOx emission. In each mode, methane is the major composition of THC emission and it has great warming potential. Methane emission can be decreased by hydrogen addition and after-treatment technology.     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

天然气/柴油双燃料发动机不同天然气供给量计算方法及试验研究

基于试验的方法研究等热值法、理论等空气消耗量法和实际等空气消耗量法3种不同的计算方法对发动机动力性、经济性及排放特性的影响。试验结果表明:等热值法和理论等空气消耗量法对发动机的性能影响差异较小,各工况差异低于5%。实际等空气消耗量法确定的天然气供给量能明显提升发动机动力性,平均增加动力42.33%。不同天然气供给量计算方法在未对燃料供给进行优化时,未能有效降低发动机有效燃料消耗率,在大负荷工况有效燃料消耗率偏差平均为6.85%。双燃料模式下NOx排放得到明显改善,HC+NOx排放在中、高负荷工况时能满足排放限值要求,CO排放在低转速工况满足排放限值要求。     

发动机燃用不同硫含量柴油的排放特性研究

研究了1台轻型柴油机燃用5种不同典型硫含量柴油时的排放特性.结果表明,随燃油硫含量的降低,柴油机颗粒质量和烟度排放均明显下降,低负荷下燃油硫含量对柴油机烟度值的影响较大,表明燃油硫含量对柴油机排气颗粒和烟度有直接影响.柴油机氮氧化物排放随燃油硫含量降低的变化很小,而一氧化碳和未燃碳氢排放则降幅明显.二氧化硫排放随柴油机负荷增加显著上升,随燃油硫含量降低而显著下降,表明了燃油硫含量与柴油机二氧化硫排放之间的高度相关性.     

空燃比对柴油/丙烷混合燃料发动机燃烧和排放的影响

在单缸直喷式柴油机上,研究了燃用柴油和柴油/丙烷混合燃料时,空燃比对发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明:发动机转速一定时,燃烧持续期随空燃比和丙烷比例的增加而缩短;缸内最高燃烧压力随空燃比的增大而减小,随丙烷比例的增加而增大;NOx和碳烟排放随空燃比的增大而降低,HC排放在小空燃比时随空燃比的减小而大幅度增加,而在大空燃比时随空燃比的增大而稍有增加;在小空燃比时CO排放随空燃比的减小而增加,在大空燃比时变化不大;燃用柴油/丙烷混合燃料可同时降低CO、HC和碳烟排放,但NOx排放增加。     

柴油机掺烧DMM的燃烧和排放性能影响研究

研究了柴油掺混不同比例二甲氧基甲烷(0～50%DMM)对柴油机燃烧和排放性能的影响.结果表明,在发动机燃油和燃烧系统不作变动的条件下,随着二甲氧基甲烷在柴油中添加比例的增加,排气烟度逐步下降,有效燃油消耗率有所增加,但折算成当量柴油的有效燃油消耗率降低,热效率增加.同一工况下,发动机排气碳烟和CO排放随二甲氧基甲烷的加入而降低,NOx则无明显的上升,HC排放随着二甲氧基甲烷的增加略有增加.混合燃料的放热规律与纯柴油相比预混燃烧量增加,扩散燃烧速率加快,发动机最高燃烧压力、放热率偏高.柴油掺混30%DMM的混合燃料能够取得较好的燃油经济性和排放水平.     

甲醇-汽油混合燃料对汽油机性能影响的试验研究

在一台多点电喷汽油机上,开展了燃用不同掺混比的甲醇-汽油混合燃料时发动机的经济性、排放特性研究。结果表明:电喷汽油机燃用低掺混比甲醇-汽油(小于30%)时,随着甲醇掺混比的增加,经济性有所改善,有效热效率明显提高;CO的排放有明显改善,中低负荷时HC排放有所改善,高负荷时HC排放增加,NOx排放相当,而怠速工况时,排放特性变差。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性研究

生物柴油来自于动植物油脂的单酯衍生物,是一种可再生的替代能源。脂肪酸单酯作为发动机燃料的可行性来自于其分子结构和较高的能量密度。柴油机燃用生物柴油与0^#柴油具有几乎一致的热效率。在同一稳定工况下,随着生物柴油加入比例的增加,生物柴油与0^#柴油混合燃料燃烧产生的排放物中CO和HC比排放呈现线性下降,NOx比排放有所增加,而CO2比排放维持在同一水平。