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.     

柴油机起动过程瞬态喷油量的控制策略

为了改善柴油机起动过程的性能,提出了一种基于柴油机瞬时转速的起动油量斜坡控制策略.通过台架试验研究了喷油量对起动过程的影响,确定了起动油量斜坡控制策略的关键参数,并验证了斜坡策略的控制效果.结果 表明:根据瞬时转速控制的斜坡起动油量特性能够更好地适应柴油机起动过程,在保证柴油机迅速起动的前提下,降低起动过程的排放,实现...     

冷起动首循环瞬态HC排放特性试验研究

从循环控制的角度,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环瞬态HC排放特性。试验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程、125mL发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态HC排放、瞬时缸压和转速,分析了瞬态HC排放与其他参数之间的关系。研究表明：随着过量空气系数的变化,首循环瞬态HC排放在一个较宽的混合气浓度变化范围内平缓变化,并稳定在较低的水平。首循环瞬态HC排放的最小值出现在缸内燃烧最好的燃空当量比附近。当首循环混合气浓度过浓或者是过稀时,瞬态HC排放迅速增加。首循环瞬态HC排放随点火角度的推迟,其变化规律为先增加再减少,随点火角度不断推迟,在膨胀行程中氧化的燃料不断增加,当点火角度推迟到一定限值,缸内燃烧不能进行,瞬态HC排放急剧增加。     

基于混合动力起动模式发动机起动过程HC排放试验研究

针对ISG型混合动力汽车发动机起动过程中HC排放问题,试验中采用了混合动力起动模式,研究了不同电机拖转转速和不同的冷却液温度条件下发动机起动过程HC的排放控制.不同的ISG电机拖转转速影响缸内混合气的混合与燃烧,合适的拖转转速可以减少HC的排放.试验证明:在常温起动阶段,发动机HC排放性能最佳电机拖转转速为1200r·min-1.试验分析了不同冷却液温度下起动过程HC生成的机理,为HC排放的优化控制提供了理论依据.     

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。     

电控单体泵柴油机起动策略的对比研究

起动控制是电控柴油机核心控制策略之一,对柴油机的磨损和排放均有重要影响。为了优化柴油机起动过程,我们对比研究了开环与闭环两种控制方法对柴油机起动的影响。开环控制以阶梯降油量控制策略为主,其核心内容是通过实验标定基础油量MAP与修正油量MAP,通过修正MAP数据来优化起动过程;闭环控制则采用传统PID算法,以目标转速和起动时间的线性关系为控制目标,根据柴油机的转速变化进行反馈控制。实验表明,这两种控制策略各有其优势:开环控制响应时间快,起动时间短;闭环控制的起动可靠性有保证,对数据的依赖度小。实验数据同时表明:起动时间、最大起动转速超调量、排放三者之间为相互制约的关系,在优化柴油机控制策略的过程中,应当权衡三者的轻重,选择性地优化。     

柴油机起动油量控制策略优化对燃烧的改善

为了改善柴油机起动过程的燃烧,利用基于循环控制的柴油机起动过程测控系统,研究了起动油量对柴油机冷机起动过程燃烧的影响规律,并对起动过程的油量控制策略进行了优化.试验结果表明:冷机条件下,采用不同恒定油量起动,直接进入怠速控制的起动油量控制策略,在起动初始或过渡阶段都存在不同程度的失火现象,供油量与转速变化的不匹配是导致过渡期失火的主要原因.通过采用大油量起动,过渡期随转速变化使用阶梯降低油量进入怠速的供油策略,能够有效减少在起动过渡期的失火和不完全燃烧循环,改善起动过程燃烧.     

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℃。     

基于循环分析的发动机快速起动瞬态燃烧特性

针对一台进气道喷射式的汽油机搭建了快速起动.停机模拟测试平台.采用基于循环分析的方法,对比了在原车小电机拖动起动和采用模拟ISG(起动/发电～体化)大电机高拖动转速起动时发动机的瞬时转速、循环进气量、点火时刻、残余废气系数、燃烧持续期、排气温度以及瞬态碳氢排放浓度的变化规律.结果表明:在起动的初始阶段,快速起动时循环进气量减少,点火时刻推迟,残余废气系数增加,燃烧持续期变长,排气温度升高;快速起动与原机起动相比,热机状态下燃烧和排放特性的差异较冷机时大;冷机快速起动首循环失火引起碳氢排放浓度增加,热机快速起动碳氢排放浓度剧增并在第5循环达到最大值.     

冷却液温度对柴油机冷起动HC排放影响的研究

柴油机在冷起动和暖车以及低负荷运转时会排出大量含有未燃碳氢（HC）的蓝烟，给周围环境带来很大的危害。本研究通过对一台高速直喷式柴油机进行的试验，得出了未燃HC排放与发动机冷却液温度之间的变化规律以及发动机转速与负荷对未燃HC排放量的影响，从而为改善柴油机冷起动和暖车以及低负荷运转时的未燃HC排放提供依据。     

喷油提前角对非道路移动机械用柴油机性能的影响

以一台四缸非道路移动机械用柴油机为试验发动机,在喷油提前角为3℃A、1℃A和-1℃A条件下,对发动机的外特性、经济特性以及排放特性进行了研究。研究表明:喷油提前角的推迟,对发动机动力性影响不大;但对柴油机的经济性影响比较大,尤其是发动机运行在中高转速时;喷油提前角对排放也有较大影响,随着喷油提前角的推迟,CO和HC排放增加,NOx排放得到一定程度的改善;喷油提前角3℃A下的八工况点比排放得到大幅改善。因此,通过调整喷油提前角可使该非道路用柴油机达到拟国3排放法规的要求。     

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.     

预喷策略对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响

通过一台6缸直喷、高压共轨柴油机改装成的柴油引燃天然气发动机.试验研究预喷正时和预喷油量对燃烧参数和性能参数的影响,结果表明:相对单次喷射,较晚的预喷正时(30°CA BTDC)能提高发动机有效热效率(BTE),降低HC、CO排放,但NOx排放恶化,而较早的预喷正时(60°CA BTDC)能够在提高发动机BTE的同时,降低HC、CO排放,并且NOx排放基本保持不变;当预喷正时为60°CA BTDC,预喷油量适当增多(3~5 mg/cyc)能进一步提高发动机BTE,降低HC、CO和NOx排放;预喷油量进一步增加(6~7 mg/cyc),NOx排放恶化,并且由于着火相位波动导致燃烧稳定性变差.改善双燃料发动机燃烧和排放特性一方面要增加预喷柴油在可燃混合气中的分布,增大柴油与可燃混合气混合的时间,改善混合气的活性,进而提高燃烧速率;另一方面要强化主喷柴油喷射对着火相位的控制,防止着火相位不一致而恶化燃烧稳定性.     

汽油机排放性能连续测量研究

使用AVL4000型五气分析仪连续测量了492QBW车用汽油机在多种稳定工况和启动工况下排气中有害成分CO，HC和NO的量。稳定工况试验结果表明：汽油机的转速和负荷都对CO，HC，NO排放产生影响，负荷变化对排放浓度变化的影响大于转速变化带来的影响；同时工况稳定情况下连续测量的一段时间内，各排气成分会产生一定波动，尤其是HC排放波动最大。冷启动、热启动试验结果显示，在启动过程中汽油机的CO和HC排放较高，尤其是冷启动时CO和HC排放出现峰值。     

生物柴油/甲醇混合燃料对柴油机性能与排放的影响研究

在一台4缸直喷式柴油机上研究了超低硫柴油、生物柴油及后者与甲醇的混合燃料对发动机性能、气体及微粒排放的影响。生物柴油由餐饮废油制取,除单独使用外和甲醇按体积比90：10和80：20混合后使用。在最大扭矩转速1800 r.m in-1时,在5个不同负荷下,比较了不同燃料热效率及CO、HC、NOx以及微粒质量浓度,微粒的总数量及平均几何粒径。结果表明,和超低硫柴油相比,生物柴油及其和甲醇的混合燃料的热效率增加,NOx和微粒质量、数量浓度的排放降低,但HC、CO和NO2排放升高;同时,随着甲醇混合比例的增加,HC、CO和NO2的排放成比例增加,微粒的质量浓度及数量浓度进一步降低,热效率及NOx几乎保持不变。     

甲醇-柴油混合燃料对发动机燃烧及排放特性的影响

在一台YTR3105直喷式柴油机上进行了小比例甲醇-柴油混合燃料发动机的燃烧及排放特性试验研究。结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,随着甲醇含量的增加,燃料着火延迟相应增大,使得燃烧过程向上止点后移动。混合燃料的滞燃期比柴油长,预混燃烧放热率峰值增大,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力和压力升高率增加。与纯柴油相比,甲醇-柴油混合燃料HC排放有所升高,但NOx和碳烟排放降低。大负荷时,CO排放显著下降。     

电控高压共轨柴油机怠速阶段排放控制的研究

在整个Ⅰ型排放试验中,怠速工况的参数设定十分关键,影响排放的因素及其规律为：怠速转速升高CO和HC呈上升趋势,而NOx呈下降趋势;发动机起动后继续加热一定时间能有效降低HC和CO的生成;轨压值降低,NOx的排放值下降,而HC和CO略有上升;预喷率的大小影响柴油机的燃油消耗、烟度和NOx的值,在怠速工况下采用较小的预喷油量可以获得较佳的排放值;主喷提前角增加,NOx逐渐升高,而HC和CO下降;随着预喷射和主喷射之间时间间隔的加长,HC和CO略有降低,而NOx却有升高的趋势;随着EGR阀开度的增加,CO升高,HC有先升后降的趋势,NOx有先降后升的趋势。     

F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

在两种不同供油提前角下研究了燃用F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放特性的影响,结果表明:发动机不做任何调整时,与0号柴油相比,燃用F-T柴油的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力和最大压力升高率较低,燃油消耗率和热效率都得到了改善,HC、CO、NOx和碳烟排放同时降低。当供油提前角推迟3℃A时,燃用F-T柴油燃烧持续期明显缩短,预混燃烧放热峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率进一步降低,扩散燃烧放热峰值略有升高,燃油消耗率变化不大,NOx排放进一步降低, HC、CO和碳烟略有增加,其中HC排放与原柴油机相当,而CO和碳烟仍远低于原柴油机。     

燃烧参数对汽油/柴油双燃料HPCC性能和排放影响的试验

在一台改造的单缸柴油机上,转速为1,500,r/min、平均指标压力为0.9,MPa工况进行了不同参数对汽油/柴油双燃料高比例预混合低温燃烧(HPCC)方式燃烧和排放性能影响的试验研究.结果表明,调整EGR率和汽油比例可实现HPCC燃烧过程优化,在保持发动机高燃油经济性的前提下使NOx和碳烟(Soot)排放大幅降低;进气压力对Soot的影响不明显,但进气压力过低将限制汽油比例的提高,NOx排放偏高,进气压力过高使燃烧效率和热效率降低;提高柴油喷油压力,滞燃期延长,最大压升率及最大爆发压力降低;提高喷油压力可同时降低NOx和Soot排放,但喷油压力对燃烧效率、指示油耗、HC和CO排放影响不大.在HPCC燃烧中,通过优化EGR率、汽油比例、进气压力和柴油喷油压力,在不使用后处理器的前提下可使NOx和Soot排放分别低于0.4,g/(kW.h)和0.003,g/(kW.h),并保持较高的热效率,但HC和CO排放偏高,需要采用有较高转换效率的氧化后处理器加以解决.     

Effect of addition of hydrogen and exhaust gas recirculation on characteristics of hydrogen gasoline engine

The effects of exhaust gas recirculation (EGR) on combustion and emissions under different hydrogen ratios were studied based on an engine with a gasoline intake port injection and hydrogen direct injection. The peak cylinder pressure increases by 9.8% in the presence of a small amount of hydrogen. The heat release from combustion is more concentrated, and the engine torque can increase by 11% with a small amount of hydrogen addition. Nitrogen oxide (NOx) emissions can be reduced by EGR dilution. Hydrogen addition offsets the blocking effect of EGR on combustion partially, therefore, hydrogen addition permits a higher original engine EGR rate, and yields a larger throttle opening, which improves the mechanical efficiency and decreases NOx emissions by 54.8% compared with the original engine. The effects of EGR on carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions are not obvious and CO and HC emissions can be reduced sharply with hydrogen addition. CO, HC, and NOx emissions can be controlled at a lower level, engine output torque can be increased, and fuel consumption can be reduced significantly with the co-control of hydrogen addition and EGR in a hydrogen gasoline engine.