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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

GP210稀燃天然气发动机缸内流动与燃烧模拟分析

基于流动、传热、化学反应及湍流燃烧分析,对GP210稀燃天然气发动机进行了三维流动与燃烧模拟计算。模拟计算结果和试验数据的比较显示:二者偏差在5%以内,表明模拟计算较准确可靠。对模拟计算结果进行分析,提出了该机型缸内气体流动及燃烧的优化方向,为后续提高效率、降低排放提供了理论依据。     

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%.     

天然气发动机掺氢燃烧的探讨

根据氢气、天然气和天然气掺氢燃烧的一些特性，结合世界各国对天然气掺氢燃烧在发动机上应用的研究状况。探讨天然气发动机掺氢燃烧应用的前途和可行性。     

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.     

高效稀燃发动机预燃室试验研究北大核心CSCD

为了研究预燃室点火技术的稀燃点火能力及预燃室点火技术对发动机性能的影响,用热力学单缸机试验的方法对比研究了不同点火方式的点火能力,并研究了预燃室点火条件下,进排气相位、滚流气道、预燃室设计对发动机性能的影响。研究结果表明:与传统的火花塞点火线圈点火方式相比,主动预燃室点火能量大,能稳定点燃λ>2.4的均质稀燃混合气,有效拓展稀燃极限;在预燃室点火条件下,通过优化进排气相位和滚流气道,结合合理的预燃室设计参数及发动机工况点的优化能提升热效率,试验测试已实现52.5%的指示热效率。     

电控喷射稀燃天然气发动机的开发

进行了发动机进气系统、燃烧系统、天然气供给系统、点火系统和电控系统等的设计。研究了天然气发动机稀薄燃烧规律,提出了空燃比分区控制的稀薄燃烧控制方案,实现了不采用EGR情况下NO,排放物的有效控制,仅通过匹配氧化催化转化器,使发动机排放达到了欧Ⅲ（ESC）法规要求。试验结果表明,CA6SE1—21N天然气发动机不仅达到了原柴油机的标定功率水平,而且具有良好的可靠性。     

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.     

降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究

设计了一种新型催化转化系统并对一台改装后的电控燃油喷射四缸16气门稀燃汽油机进行了降低NOx排放的试验研究。试验结果表明：该催化转化系统可以有效地降低稀燃汽油机的NOx排放。在中低转速、中小负荷即稀燃发动机常用工况下，NOx催化转化率最高可以达到97.3％。     

四气门发动机可变滚流结构稀薄燃烧特性的研究

研究了可变滚流结构的稀薄燃烧特性。主要讨论了可变滚流结构对发动机稀薄燃烧时燃油经济性和排放特性的影响。结果表明 :在稀薄燃烧情况下 ,发动机负荷大小对 CO排放的影响不大 ,CO排放始终保持在 0 .5 %以下 ;HC排放则具有相似的变化趋势 ,但排放量随负荷增加而略有增加 ;负荷对 NOx 排放的影响主要表现在空燃比为 13～ 18的范围内 ,负荷越大 ,NOx 排放越大 ;对空燃比小于 13或大于 18的 NOx 排放影响较小。阀片位置 (或滚流比 )对发动机稀燃状态 CO排放的影响很小 ,而对 HC和 NOx排放则存在一定影响。在稀薄燃烧条件下 ,滚流运动更有利于改善低速高负荷时的燃油经济性。     

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。     

车用汽油机稀燃技术及其NO排放控制分析

本文就车用汽油机稀薄燃烧系统及其带来的排放控制技术问题，重点分析和介绍了控制稀燃发动机过多的N0x排放的新措施和新进展，并对各种N0x催化转化技术进行了分析和展望。     

Effects of compression ratio on performance and emission characteristics of heavy-duty SI engine fuelled with HCNG

The wide range of hydrogen's flammable limits enables ultra-lean combustion. A lean burn reduces the combustion temperature, increases thermal efficiency, and reduces knock, which is a serious problem in a spark ignition (SI) engine. The anti-knock improvement from hydrogen addition makes it feasible to increase the compression ratio (CR) and further improve the thermal efficiency. Herein, the effects of the CR on performance and emission characteristics were investigated using an 11-L heavy-duty SI engine fuelled with HCNG30 (CNG 70 vol%, hydrogen 30 vol%) and CNG. These fuels were used to operate an engine with CRs of 10.5 and 11.5. The results showed that thermal efficiency improved with an increased CR, which significantly decreased CO₂ emission. On the other hand, the NO_x emission was largely increased. Nevertheless, for HCNG30, a CR of 11.5 improved thermal efficiency by 6.5% and decreased NO_x emission by over 75%, as compared to a conventional CNG engine.     

吸附还原催化系统降低稀燃汽油机NOx排放试验研究

采用NOx吸附还原催化器和传统的三效催化器组合而形成的新型催化转化系统,在一台改装的产品四气门电控燃油喷射准均质稀燃汽油机上进行了催化技术降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究.试验结果表明当t稀t浓=200 s20 s时,仅用NOx吸附还原催化器或三效催化器位于吸附还原催化器之后的催化器布置可以使稀燃汽油机的NOx排放降低到300×10-6左右,降低62.5%,而三效催化器位于吸附还原催化器之前的催化器布置可以大幅降低稀燃汽油机的NOx排放,达到50×10-6左右,降低93%.而且随着t稀t浓绝对时间的减小,稀燃汽油机的NOx排放浓度降低.稀燃汽油机转速和负荷增大,NOx排放浓度增大,NOx催化转化率CNox减小.