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。     

多次点火对LPG发动机怠速性能影响的研究

作者开发了一套微机控制的高能多次点火系统，并将其应用于电控LPG发动机，研究了多次点火对怠速性能的影响。台架试验表明：多次点火使怠速稳定性得到了改善；HC、CO排放量显著降低，NOx排放量无明显变化。上述结果表明，多次点火能够增加点火可靠性，防止失火现象，可应用在缸内分层燃烧或稀薄燃烧技术等需增加点火可靠性的场合。     

车用天然气发动机怠速转速闭环控制研究

采用自主研发的ECU和转速采集系统,应用增量式PID控制算法对天然气发动机的怠速转速进行闭环控制,研究了PID控制参数和混合气浓度对发动机怠速稳定性的影响.试验表明,自主研发的ECU和转速采集系统实用可行.     

当量比下EGR对天然气发动机性能影响的研究

在一台增压中冷天然气发动机上,研究了理论当量混合气条件下EGR对天然气发动机性能的影响。结果表明:在2000 r/min,λ=1及一定的点火提前角(上止点前35°CA)条件下,通入不同的EGR率,在小、大负荷联合三元催化转化器可以很好地控制排放在很低的水平;不同负荷下小的EGR率对经济性及动力性影响较小,大EGR率对经济性恶化明显。     

天然气发动机怠速控制技术的研究

针对天然气发动机怠速工作过程的非线性、时变性和不确定性,设计了一种模糊PID控制系统,并利用MATLAB所提供的Simulink工具进行了仿真。结果表明：在怠速工况下,模糊PID控制比数字PID控制转速波动小,控制效果好。     

天然气发动机怠速控制策略的研究

为了提高自然吸气式多点喷射单燃料压缩天然气(CNG)发动机怠速工况时转速和空燃比综合控制的稳态和动态效果,设计了一种怠速模糊控制策略,介绍了控制算法的设计过程.利用Matlab/Simulink建立了整个怠速系统仿真模型,并进行控制算法的开发和测试,仿真结果证明,该仿真模型能够正确反映出发动机转速和空燃比的各种变化过程,控制算法具有较好的控制效果.最后发动机台架试验表明,该控制策略使怠速稳态、脱离和进入怠速的瞬态工况下的转速和空燃比都得到了精确的控制,提高了怠速品质,对发动机参数的变化具有一定的鲁棒性.     

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。     

乙醇混氢发动机怠速性能的试验

利用进气混氢来改善乙醇发动机的怠速性能.试验在加装了电控氢气喷射系统的4缸点燃式内燃机上进行,在怠速条件下,逐渐增加氢气的喷射脉宽,研究混氢对乙醇发动机怠速性能的影响.在各种混氢分数下,减小乙醇喷射脉宽,使混氢前后的混合气始终保持在理论过量空气系数附近.结果表明,随混氢分数的增加,发动机热效率提高,燃料燃烧速度加快,循环变动降低,混氢后发动机HC排放降低但NOx略有升高,CO随混氢分数的增加先降低而后又有所升高.进气混氢有利于降低乙醇发动机的乙醛排放,当混氢能量分数由0%提高至13.84%时,乙醛排放降低约37.4%.     

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%.     

缸内直喷混合燃料发动机的性能研究

采用了一套定压配比燃料供给系统,通过向缸内直接喷射混合气,经电控系统精确控制喷射量,对天然气掺氢的发动机性能进行分析研究。结果表明,发动机燃用天然气掺氢燃料通过定压配比直喷技术,可以提高充气效率,与纯天然气发动机相比能够提高发动机动力和排放性能。     

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.     

共轨柴油机燃用天然气合成油的性能与排放特性

对某共轨柴油机燃用天然气合成油(gas-to-liquids,GTL柴油)和国-Ⅲ柴油进行了动力性、燃油经济性和排放特性研究.结果表明:与国-Ⅲ柴油相比,共轨柴油机燃用GTL柴油时的动力性与国-Ⅲ柴油相当,燃油消耗率降低约4%,GTL 柴油的 HC、CO、Nox、PM 排放分别降低17%、8%、3%、40%,烟度排放降低35%.GTL 柴油明显改善柴油机HC和烟度排放,并能同时降低柴油机Nox和 PM 排放,是一种潜力巨大的低排放柴油清洁代用燃料.     

基于模糊评价的汽油机怠速最优掺醇比研究

针对乙醇汽油混合燃料,采用E0-E50进行了发动机台架怠速试验研究。基于实验数据,运用模糊数学理论,建立了掺醇比与发动机经济性、排放性之间的模糊关系,并对不同掺醇比的经济性、排放性做出模糊综合评判,优化出汽油机怠速时最佳掺醇比为E20。     

柴油机燃用生物柴油-乙醇-水微乳化燃料性能研究

为研究生物柴油-乙醇-水微乳化燃料在柴油机上的应用,在单缸直喷式柴油机上,对生物柴油和生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的燃烧特性、经济性和排放进行试验研究。研究结果表明:与生物柴油相比,生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的压力、压力升高率及放热率曲线明显后移;峰值燃烧压力和峰值瞬时燃烧放热率增加,燃烧更加完全、放热更加集中;瞬时燃烧放热率第二峰值明显降低,瞬时燃烧放热率曲线型心转角在中高负荷更加靠近上止点,循环等容度和有效效率明显提高;燃料消耗率增加而比能耗略有降低;NOx和烟度排放明显降低。研究结果表明:生物柴油-乙醇-水微乳化燃料是节能、环保的柴油机代用燃料。     

贵金属比例对燃气发动机三元催化剂性能的影响

以燃气发动机用三元催化剂为研究对象,通过模拟配气的方式,在催化剂小样测试台上进行CH_4、CO、NO_x的起燃性能、水热老化性能及不同空燃比窗口下的性能测试,研究贵金属总质量相同时不同贵金属比例对于三元催化剂性能的影响。研究发现,在相同试验条件下,三元催化剂中含有一定比例Pt对CH_4和NOx的转化效率有一定的促进作用,对于CO转化效率无明显影响;在抗老化性方面,Pt/Pd/Rh型催化剂在CH_4和NO_x的转化效率上较Pd/Rh型催化剂劣化严重,但在NO_x转化效率上劣化较小;Pt能够提升三元催化剂降低NO_x排放能力; Pt/Pd/Rh型催化剂较Pd/Rh型催化剂有着更宽广的反应窗口。     

掺氢比对柴油机掺氢EGR燃烧过程的影响

在一台视窗上置式柴油机可视化试验装置上用高速摄影机记录下油门全开时柴油机掺氢EGR燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了掺氢比对掺氢EGR燃烧过程的影响.结果表明:当EGR率一定时,随着掺氢比的增加,着火时刻呈现提前的趋势,燃烧持续时间发生相应改变;缸内最大爆发压力增加,达到峰值压力的时间提前;放热率峰值增加,放热率曲线整体提前;缸内最高温度和平均温度相应增高.当EGR率较大时,燃料不能充分燃烧,热效率下降,随着掺氢比的增加,燃烧过程随之改善.