增压稀燃天然气掺氢发动机排放特性

为了研究20%掺氢比的增压稀燃天然气掺氢(HCNG)发动机的排放特性,通过对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、ETC循环测试试验和加装氧化型催化器试验,获得了20%HCNG发动机的排放规律.CH4排放随着空燃比的增大先减少后增加;CO排放在高于理论空燃比后骤减;Nox排放随着空燃比的增大先增加后减少,在空燃比19～21 左右达到最大值,1600～1800r/min时最低.CO、Nox随着点火提前角的增大而增加;CH4随着点火提前角的增大略有增加,并且点火提前角越大,对CH4排放的影响越小.加装催化器后,CO、CH4的转化效率均＞90%.试验结果表明:增压稀燃和氧化型催化器相结合是天然气掺氢发动机节能减排的有效方案.     

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.     

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.     

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。     

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。     

电控LPG发动机稀燃技术影响因素的试验研究

针对某小型单缸汽油机进行了LPG化改造,介绍了系统的组成并开发了发动机试验控制系统用于LPG发动机稀薄燃烧技术的研究.研究结果表明:不同的燃烧室形式对稀燃热效率和NOx排放水平具有重要影响,在稀燃状态下直口碗型燃烧室比浅碗型燃烧室的排放性和经济性好.发动机的转速、负荷、压缩比、点火提前角以及火花塞间隙等运转或结构参数是影响LPG发动机稀燃极限的主要因素,负荷和转速提高以及压缩比和火花塞间隙增加,均使稀燃界限拓宽;合理的点火提前角也有利于稀限拓宽;通过对各参数的优化可以拓展LPG发动机的稀燃极限,在保持LPG发动机低排放的情况下可将发动机的动力性基本恢复到原汽油机的水平.     

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.     

天然气发动机的研究现状

天然气能降低发动机的有害物排放,是一种比较理想的发动机代用燃料。稀燃天然气发动机具有较高的热效率和较低的NOx排放。均质充量压缩着火(HCCI)燃烧也是提高稀燃天然气发动机热效率的方法之一,并有很低的NOx排放。本文综述了稀燃天然气发动机和HCCI天然气发动机的研究进展,尤其是燃烧室形状、点火系统、充量分层、加氢等对天然气发动机性能的影响及天然气HCCI发动机的燃烧与排放特点。     

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。     

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.     

二次喷油过程对稀燃汽油机性能影响的试验研究

利用气道内燃油二次喷射技术可以在气缸内形成准均质稀混合气，改善汽油机稀薄燃烧过程。在一台4缸16气门发动机上，利用自主开发的电控系统，固定两次喷油总量，改变两次喷油比例和二次喷油时刻等参数，可以实现对二次喷油过程的优化，改善混合气形成，从而改善燃烧过程，扩大稀燃极限。采用不同喷油比例，在不同空燃比时实现的节油率为7．7％～19．2％。空燃比越大，二次喷油比例对燃油经济性的改善越明显。选择合适的二次喷油时刻，在气流运动的作用下，有助于对火花塞附近区域混合气进行有效加浓。     

助推精益生产的ERP系统

滨州活塞在ERP系统的升级改造过程中,加入了精益引擎功能,打破原有ERP系统只适应于"推"式"钢性"生产的模式,变"推"为"拉",实现了公司内部订单管理、零库存、电子看板等功能,起到了ERP系统对精益生产的助推作用.     

Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine

In order to analyze the effect of hydrogen addition on natural gas (NG) engine's thermal efficiency and emission, an experimental research was conducted on a spark ignition NG engine using variable composition hydrogen/CNG mixtures (HCNG). The results showed that hydrogen enrichment could significantly extend the lean operation limit, improve the engine's lean burn ability, and decrease burn duration. However, nitrogen oxides (NO_x)$({\text{NO}}_x)$ were found to increase with hydrogen addition if spark timing was not optimized according to hydrogen's high burn speed. Also found when spark timing was set at constant was that hydrogen addition actually increases heat transfer out of the cylinder due to smaller quenching distance and higher combustion temperature, thus is not good to improve thermal efficiency if combined with the effect of non-ideal spark timing. But if spark timing was retarded to MBT, taking advantage of hydrogen's high burn speed, _NOx${\mathrm{NO}}_x$ emissions exhibited no obvious increase after hydrogen addition and engine thermal efficiency increased with the increase of hydrogen fraction. Unburned hydrocarbon always decreased with the increase of hydrogen fraction.     

NOx formation in post-flame gases from syngas/air combustion at atmospheric pressure

Species concentration measurements specifically those associated with nitrogen oxides (NO_x) can act as important validation targets for developing kinetic models to predict NO_x emissions under syngas combustion accurately. In the present study, premixed combustion of syngas/air mixtures, with equivalence ratio (Φ) from 0.5 to 1.0 and H₂/CO ratio from 0.25 to 1.0 was conducted in a McKenna burner operating at atmospheric pressure. Temperature and NO_x concentrations were measured in the post-combustion zone. For a given H₂/CO ratio, increasing the equivalence ratio from lean to stoichiometric resulted in an increase in NO and decrease in NO₂ concentration near the flame. Increasing the H₂/CO ratio led to a decrease in the temperature as well as the NO concentration near the flame. Based on the axial profiles above the burner, NO concentration increases right above the flame while NO₂ concentration decreases through NO₂-NO conversion reactions according to the path flux analysis. In addition, the present experiments were operated in the laminar region where multidimensional transport effects play significant roles. In order to account for the radial and axial diffusive and convective coupling to chemical kinetics in laminar flow, a multidimensional model was developed to simulate the post-combustion species and temperature distribution. The measurements were compared against both multidimensional computational fluid dynamics (CFD) simulations and one-dimensional burner-stabilized flame simulations. The multidimensional model predictions resulted in a better agreement with the measurements, clearly highlighting the effect of multidimensional transport.     

火花点火发动机实现稀薄燃烧的技术措施

本文介绍了火花点火发动机稀薄燃烧的特点及实现稀薄燃烧所采用的关键技术措施，文章指出：实现稀薄燃烧是提高车用火花点火发动机的经济性和改善排放性能的重要途径。     

降低富氧条件下汽油机NOX排放技术方案分析

稀燃技术由于可以改善发动机的经济性和排放已越来越受到人们的重视。然而，由于稀燃的富氧燃烧，使得N0x降低较小。本文介绍并分析了国内外降低富氧下稀燃汽油机N0x排放的几种技术。     

家用轿车发动机实现汽油缸内直喷的计算研究

汽油缸内直喷（GDI）已成为新一代汽油机提高经济性、降低排放的重要手段。作者以一台家用轿车三缸发动机为对象,对缸内直喷的空气流动、混合过程和燃烧情况进行三维模拟计算分析。结果表明,采用该燃烧室设计方案并与适当的喷雾、气流运动相配合,在当量空比时,使用汽油缸内直喷能获得与均质预混燃烧相近的效果。同时,调整喷油定时,能够在缸内形成工质的非均匀分布,在总空燃比为30时仍能实现衡薄燃烧。     

柴油机稀燃NOx催化剂的性能评价试验

如何在稀燃条件下降低柴油机尾气中的NOχ是柴油机后处理技术的难点之一。在发动机台架上对乙醇作为还原添加剂的柴油机稀燃NOχ催化剂进行了起燃特性和空速特性的性能评价，并考察了该催化剂对欧Ⅲ排放法规的适应性。结果表明：催化剂的起燃特性曲线先随温度升高而增加，后随温度升高而降低，并且整个转化率曲线随空速增加而下降；欧Ⅲ测试循环中，NOχ排放值明显降低，其转化效率达50％以上，能够满足欧Ⅲ要求．但CO和HC排放值明显升高，不能满足欧Ⅲ要求，需要采取其他措施。     

汽油机稀薄混合气燃烧的(火用)分析

本文介绍一种应用热力学第二定律计算汽油机气缸中工质(火用)的方法,并以此研究和分析汽油机稀薄混合气燃烧时热效率随空燃比、压缩比、涡流比和点火正时变化的原因。结果表明,(火用)分析对加深理解热效率的变化及其如何提高是有帮助的。     

汽油喷射稀薄混合气的燃烧

本文研究了汽油喷射发动机稀薄混合气燃烧具有重要意义的空燃比、涡流强度、点火时刻、排气再循环和喷油定时等参数对油耗率和循环波动率的影响，并与化油器供油的发动机作对比分析。结果表明，汽油喷射可燃用更稀薄的混合气，指出在影响汽油喷射燃烧的三个主要因素中，以涡流的影响最大，空燃比次之，喷油定时在上止点前５０°ＣＡ到后１０°ＣＡ之间时对燃烧的影响相对较小。