点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放模拟研究

通过三维数值仿真方法研究了化学当量比下掺氢比和点火时刻对点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放的影响。结果表明,增加掺氢比可加速火焰传播,缩短燃烧持续期,提高缸内压力和温度峰值。随着掺氢比增加,未燃氨和N₂O排放减少,燃料型和热力型NO生成增多。点火时刻的适当提前可有效改善燃烧特性,平衡NO、N₂O和未燃氨的排放。随着点火时刻的推迟,NO排放减少,N₂O和未燃氨排放呈相反趋势。然而,过于推迟点火会造成较多未燃氨排放,导致放热不完全,指示热效率下降。     

氢发动机技术特点及其发展

论述了氢发动机的技术特点,总结异常燃烧和NOx排放的控制技术,介绍氢发动机的研究新进展,分析了氢发动机发展应用中面临的问题.     

氢燃料发动机燃烧过程模拟与分析

在分析氢作为内燃机燃料特性的基础上,针对氢气与空气的混合与燃烧过程的空间分布特性比汽油均匀的特点,提出并建立了单区模型对氢燃料发动机燃烧过程进行模拟与分析.结果显示,缸内压力与放热率的计算值与试验值相对误差在3%以内,曲线形态吻合度较高.较好地反映出实际的燃烧情况.表明采用单区模型进行氢燃料发动机燃烧过程的模拟与分析能够保证较高的准确性,进一步分析了点火提前角、当量比对燃烧过程的影响,结果表明它们对燃烧过程有较大影响.因此,控制点火提前角、当量比是调整与改善氢发动机性能的重要手段.     

氢空气混合气的燃烧及其NOx的形成

氢是可再生洁净能源，氢空气混合燃烧产生的唯一的有害排放物是ＮＯｘ，本文从燃烧理论和化学动力学角度分析了氢喷射火花点火氢发动机中氢空气混合气的燃烧及其ＮＯｘ的形成，并着重描述了低ＮＯｘ燃烧。     

柴油/丙烷混合燃料发动机燃烧和排放特性研究

比较了柴油和丙烷的主要理化性能;在一台单缸直喷式柴油机上开展了燃用柴油和柴油/丙烷混合燃料时的发动机燃烧和排放特性研究.研究结果表明：在相同工况下,与燃用柴油相比,燃用柴油/丙烷混合燃料时的有效热效率增加,柴油/丙烷混合燃料的有效热效率随丙烷比例的增加而稍有增加,混合燃料的滞燃期和燃烧持续期随丙烷比例的增加而缩短;缸内最大压力,最大燃烧放热率,最高平均燃烧温度随丙烷比例的增加而增加.燃用丙烷柴油混合燃料可同时降低CO、HC和碳烟排放,但NOx排放有所增加.     

氢燃料微混燃烧技术研究进展

微混燃烧技术采用数量众多、结构简单的微型喷嘴替代传统的大直径喷嘴,主要目的是通过减小喷嘴直径,提高微混喷嘴的混合强度,从而提高预混气的混合均匀度,以促进H₂在燃气轮机中的安全稳定燃烧,并降低NO_x排放。本文总结了氢燃料微混燃烧技术的研究进展,对H₂在燃气轮机中的工业化应用中进行了探索。结果表明：微混燃烧技术在H₂稳定燃烧及降低NO_x排放方面表现出巨大的潜力。目前,已经发展了纯氢燃烧的微混燃烧技术,该技术最终有望在燃气轮机中大规模应用。     

氢燃料发动机的应用

叙述了氢燃料发动机的特点，结构和工作原理，以及氢燃料的储存及燃烧特性。给出了一些氢燃料发动机的排放试验数据，并与使用其它燃料时进行了比较。主要从发动机的新能源和排放污染等方面，探讨推广氢燃料发动机的必要性及其应用可行性。     

氢发动机排气污染及NOx排放优化控制

研究了在汽油中加入氢气后混合燃料发动机的排放特性,给出了氢汽油混合燃料可以全面改善汽油机的废气排放,然后进行了高压喷射型氢发动机的两个主要运转参数(点火提前角和喷氢提前角)对NOx排放影响的研究。试验表明点火提前角、喷氢提前角对NOx排放量有很大影响。在建立以点火提前角、喷氢提前角、喷氢量为控制变量,以动力性或经济性为性能指标泛函,且排放不超标等为约束条件的氢发动机最优控制模型的基础上,提出了分别以径向基(RBF)网络、模糊神经网络(FNN)求解最优控制模型的新方法,进行了仿真计算和试验数据的对比研究。研究结果给出了两种网络均可以成功取代传统MAP而满足要求。其中以模糊神经网络所用时间较短。     

氢燃发动机国内外研究进展概览

介绍了氢燃发动机的优势和现阶段氢燃发动机本身存在的主要问题，国内外对解决或减轻这些问题的方法及其机理对今后的研究方向也作出了预测。     

氢及混氢燃料发动机研究进展与发展趋势

目前,氢燃料发动机发展迅速,本文总结了国内外在此领域的发展现状,分析了目前存在早燃、回火、功率密度低、储运难、NOx排放高等问题,重点介绍了汽油混氢的可行性与研究现状,并指出了未来先进氢燃料发动机的发展方向.     

氢内燃机缸内燃烧特性

介绍了氢内燃机试验分析系统,对比和分析了不同工况下的氢内燃机缸内燃烧特性,总结了不同运行参数下氢内燃机的燃烧特点.试验结果表明:由于燃烧速度较高,氢内燃机可以在上止点或上止点后点火,此时指示效率下降并不明显.在中低转速时,氢内燃机可以适应不同转速,能够及时燃烧.油门开度对氢内燃机的影响很大,小油门开度时残余废气多,氢气的浓度降低,使氢气燃烧速度受到影响,指示热效率降低,循环变动增加.     

一种新型含氧燃料燃烧与排放性能研究

开展了柴油机燃用柴油／乙二醇单丁醚混合燃料的燃烧与排放性能研究。试验结果表明：在柴油机中加入一定比例的乙二醇单丁醚（NBE）,柴油机热效率得到明显提高,着火略有延迟,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短。烟度和CO排放大幅度降低。加入159／5～25％NBE时,烟度下降43．9％～759／5,CO排放在高负荷下降46．5％～56％,HC排放也不同程度降低,NOx排放稍有下降。试验结果显示了柴油机燃用乙二醇单丁醚在降低排放方面的优越性。     

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...     

HCCI甲醇发动机的燃烧与排放特性

在Ricardo Hydra单缸四冲程发动机上利用内部废气再循环策略实现了甲醇燃料的HCCI燃烧.通过调整HCCI发动机的过量空气系数和转速,研究了HCCI甲醇发动机的燃烧和排放特性.结果表明,甲醇燃料的HCCI燃烧不同于普通汽油,其着火更早、燃烧更快,但在低转速时,平均指示压力相对较低.甲醇燃料可以在更稀的混合气条件下实现HCCI燃烧.在相同的转速和过量空气系数下,甲醇燃料的NOx和HC排放低于汽油.     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧及排放分析

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质,得到可燃生物制气。将柴油机改制成双燃料发动机,用生物制气作为主要燃料,由柴油引燃。测量生物制气-柴油双燃料发动机在最大扭矩转速时的气缸压力及废气排放,分析燃烧特性及对排放物生成的影响,并对比分析柴油机与双燃料发动机的差别。     

非道路中小功率增压柴油机排放控制试验研究

为了改善非道路用中小功率直喷增压柴油机3100E的排放性能,使之达到2008年开始实施的美国环境保护局(EPA)第4阶段非道路用柴油机排放标准的要求,通过试验优化了高压油管内径、减压阀容积、供油提前角等喷油系统参数及燃烧室几何形状,系统研究了这些参数对发动机NOx和颗粒物(PM)排放的影响。试验结果表明,在保持发动机动力性及经济性的情况下,合理优化匹配喷油系统参数和燃烧室设计,可以改善该机的燃烧过程,有效降低发动机的有害物排放量,使之达到美国环境保护局第4阶段排放标准。     

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响，测录了掺甲醇量分别为10％、15％、20％混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能，并通过对结果的比较，分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因，采用等过量空气系数法确定试验工况，以保证在同样的燃烧条件下进行比较，结果表明：在等转速和等过量空气系数条件下，加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性，具有较高的燃烧热效率；烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降，掺甲醇使NOx排放升高，并在掺醇量为10％～15％时达到最大值。     

柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料柴油机燃烧与排放特性研究

为了使柴油与甲醇互溶,提高燃料氧含量以控制碳烟排放,以正戊醇作为助溶剂,形成柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料,对三元燃料在不同温度下的互溶性进行了研究。在一台电控高压共轨柴油机上测试了1 400r/min转速下柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料的燃烧压力和排放特性;计算了瞬时燃烧放热率与燃烧温度,并与柴油进行对比。研究结果表明:甲醇能够以一定比例与柴油/正戊醇互溶,且互溶比例随温度升高而增大。与纯柴油相比,随氧含量的增加,混合燃料的滞燃期延长,燃烧持续期缩短,峰值燃烧温度升高;在中低负荷,峰值燃烧放热率上升;在高负荷,三元微乳化燃料的峰值燃烧放热率下降,但其扩散燃烧强度增加;混合燃料的有效燃油消耗率增加,但是其热值逐渐降低,有效热效率上升;3种含氧燃料的CO排放在低负荷时增加,高负荷时降低;HC及NOx排放升高,NO2在NOx中的比例下降;碳烟排放明显减少。     

稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台汽油缸内直喷(GDI)增压发动机上,研究了稀燃条件下燃用不同甲醇汽油混合燃料的燃烧特性和排放特性。试验结果表明:稀燃条件下,随混合气浓度逐渐变稀,当量燃油消耗率呈现出先降低后升高的趋势,并且随着甲醇比例的增加,当量燃油消耗率增加,但均低于原机。在混合气逐渐变稀的过程中,燃烧时缸压峰值和燃烧温度总的变化趋势是逐渐降低,而燃烧持续期和循环变动率逐渐升高。稀燃条件下,CO排放量逐渐降低,碳氢化合物排放呈先降低后增加的趋势。NO_x排放量总的变化趋势是先增大后逐渐降低,随着甲醇体积分数的增加,NO_x的排放量逐渐降低,且3种甲醇、汽油混合燃料的NO_x和CO排放量都低于汽油燃料。