汽油机冷起动过程富氧燃烧试验研究

为了研究进气中O2体积分数对汽油机冷起动过程燃烧与排放特性的影响,试验对一台单缸汽油机分别提供O2体积分数为21%、23%、25%、27%和29%的富氧空气,对比分析冷起动最初60 s内的缸内压力、放热率和排气温度,以及HC、CO和NOx排放.研究结果表明,随着进气中O2体积分数的增加,汽油机冷起动过程燃烧与排放状况均有明显改善,着火更早、燃烧更快、缸内压力峰值和放热率峰值更大;同时,富氧燃烧可提高排气温度,大幅降低HC和CO排放量,减幅分别达88.5%和93.6%,但NOx排放量随O2体积分数增加而加速增大.     

混氢汽油机的燃烧及排放特性试验

针对汽油机热效率低、排放高的问题,通过进气混氢降低汽油机的能耗和排放.在一台4缸汽油机上安装一套电控多点顺序气道氢气喷射系统,可实现汽油和氢气在进气道的现场混合.在发动机转速为1 500 r/min及理论当量比条件下,选择混氢体积分数为1%、1.5%、2%、3%的4种不同进气,对混氢汽油机的燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:在混氢体积分数为3%的工况下,与原机相比,发动机制动热效率平均提高了3.23%,缸压峰值的循环变动平均减少了3.18%.随着进气中氢气体积分数的增加,发动机着火滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧峰值压力增加,CO_2与HC排放明显降低,但NO_x与CO排放有所增加.混氢对改善发动机性能效果显著.     

掺混标准氢氧气对汽油机性能的影响

针对汽油机部分负荷条件下热效率低和有害排放高的问题,笔者在一台加装了电控氢、氧气喷射系统的四缸汽油机上研究了掺混标准氢氧气对汽油机燃烧与排放特性的影响.标准氢氧气定义为氢气与氧气物质的量比为2∶1的氢氧气.试验时,通过调整氢气和氧气喷嘴的喷射脉宽,使标准氢氧气占进气的体积分数(α2H2/O2)由0分别增加至2％和4％,并减少汽油的喷射脉宽,使混合气的过量空气系数由1.00增加至1.50.结果表明:掺入标准氢氧气能改善汽油机经济性,发动机比燃料能量消耗率最低值由原机的12.63 MJ/kW·h分别降低至α2H2/O2为2％和4％时的12.27 MJ/kW·h和12.11 MJ/kW·h;此外,掺入标准氢氧气后,汽油机滞燃期及快速燃烧持续期缩短,最大压力升高率提高,HC及CO排放降低,但NOx排放明显增加.     

DME作为柴油机引燃剂的试验研究

DME作为柴油机的引燃剂时,对其燃烧与排放特性进行了试验研究.该燃烧方式通过进气过程喷入一定量的DME燃料,形成均质的稀薄混合气,预混合气着火燃烧后再主喷柴油,实现预混合-主喷油燃烧方式,即燃烧过程中稀薄燃烧与扩散燃烧相结合.研究结果表明,DME预混合比例有一个最佳值,适当的预混合对发动机经济性、降低NOX和碳烟排放、改善燃烧噪声有明显效果.     

汽油混氢内燃机稀燃性能的仿真研究

在进气混氢体积分数为0、1%、3%和6%的条件下进行了汽油混氢发动机在低速、低负荷以及稀燃时的内燃机台架试验.根据试验得到的不同工况下发动机的缸压、进气流量及平均有效压力等数据对基于AVL Boost软件所建立的汽油混氢内燃机仿真模型进行了标定.利用该模型对相同进气压力、不同混氢体积分数和不同过量空气系数的条件下汽油混氢内燃机的稀燃性能进行了仿真.结果表明,混氢对稀燃时发动机低速、低负荷工况的燃烧过程改善效果较为明显,随着混氢体积分数的增加,稀燃时发动机指示热效率和做功能力均有所提高.相同混氢体积分数下,随着过量空气系数的增大,缸压峰值降低,缸压峰值所对应曲轴转角位置推迟.稀燃时,混氢后发动机火焰发展期和传播期明显缩短,缸压峰值升高且缸压峰值所对应的曲轴转角也有所提前.     

直喷柴油机燃用大豆油甲酯生物柴油的排放和燃烧特性

针对一台增压中冷直喷柴油机,在发动机的结构和参数不作变动和调整的条件下,研究了B0、B10、B20和B30四种不同低十六烷值大豆油甲酯生物柴油体积分数的混合燃料对发动机排放和燃烧特性的影响。研究结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机的动力性逐渐降低,使用B10时动力性变化不大,额定功率只下降1.2%;燃油消耗逐渐增加;CO、HC和碳烟排放降低,NOx排放增加,但增加的幅度较小;发动机缸内最高燃烧压力和放热率峰值逐渐降低,与其对应的相位逐渐推后,燃烧始点和燃烧终点逐渐延迟,滞燃期和燃烧持续期逐渐延长。     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

改善混氢汽油机怠速经济性的试验研究

为提高汽油机怠速时的经济性,在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上针对进气混氢体积分数、停缸、稀燃及降低怠速转速对汽油机怠速燃料能量消耗量的影响进行试验研究.试验中,通过停止发动机指定气缸的燃料供给实现停缸运行.结果表明,加大进气混氢体积分数、停缸及降低怠速转速均可有效提高汽油机怠速时的经济性.其中进气混氢结合停缸的方式最利于减少汽油机怠速时的燃料能量消耗量.在2缸停止燃烧、做功且进气混氢体积分数为6.63%的条件下,发动机怠速能量消耗量较原机降低约40.07%.但由于加大混合气过量空气系数后缸内燃料燃烧持续期延长,因此在怠速阶段采用稀燃方式并不能明显降低混氢汽油机的怠速燃料能量消耗量。     

垃圾衍生燃料富氧燃烧污染物排放特性

为了解决城市生活垃圾直接焚烧产生的二次污染问题,将城市生活垃圾制成垃圾衍生燃料(RDF),在高温管式炉内进行富氧燃烧污染物排放特性研究.结果表明:塑料比例增加,燃烧过程中NOx浓度增大;氧浓度增加,NOx浓度增大;但纯氧条件下RDF燃烧,NOx浓度大大降低.塑料比例增加,燃烧过程中SO2浓度增大;氧浓度增加,SO2浓度降低.当氧浓度为80%时,CO浓度相差不大,纯氧时,塑料比例增大,CO浓度减小;氧浓度增大,CO浓度呈减小趋势,纯氧时CO浓度最小.NOx、SO2、CO的浓度均低于国家标准,说明RDF富氧燃烧有利于降低污染物排放浓度.     

富氧进气对增压柴油机烟度和氮氧化物的影响

在4100QB系列增压柴油机上进行富氧进气的试验研究,结果表明富氧进气对柴油机降低烟度效果显著。探讨了不同富氧进气浓度对发动机烟度和NOx的影响,以及柴油机微粒和NOx生成机理及影响因素。研究结果还表明,富氧进气对降低柴油机烟度效果显著,但同时带来了NOx排放的急剧上升,需要在富氧进气的基础上采取必要的措施来降低NOx,重点考虑降低NOx机外进化技术的开发。     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缸点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明,当燃料中的甲醇比例增加后,尤其是在稀混合气条件下,发动机的着火延迟期缩短,循环变动率明显减少,发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后,燃烧特性与纯甲醇相近。     

Review: Investigation of Partially Pre-mixed Charge Ignitions (PPCI) Engine Mode

This paper embraces the key points of unpolluted internally combusted engine emissions. Core objective is focused on the recent effort to improve compression ignition(CI) and spark ignition(SI) engine to have fuel-efficient and minimized pollutant emissions. There are many advanced internal combustion engines to overcome the challenges of conventional compression ignition engines of the high level of particulate matter(PM) and oxides of nitrogen emission. One of the latest options on which many ...     

气口喷射DMM/柴油混合燃料实现HCCI燃烧

为了促进缸内均匀混合气的形成,将不同比例的DMM/柴油混合燃料通过气口喷射,在单缸发动机上实现了具有超低排放特征的HCCI燃烧方式,考察了混合燃料中DMM的比例、冷却EGR率对HCCI燃烧的转速和负荷范围的影响,以及负荷、冷却EGR率和进气温度对HCCI燃烧的影响.研究表明,由于DMM/柴油混合燃料显著改善了燃料的雾化特性,因此混合燃料能够在较宽的转速和负荷范围内实现HCCI燃烧.此外,由于混合燃料含有很高比例的氧份,因此容许采用较大比例的废气再循环,并且因为冷却的废气再循环推迟了HCCI的着火时刻.通过燃料改性结合外部废气再循环在较大范围内实现了HCCI燃烧.     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

混氢汽油机排放特性的试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的汽油机上,在发动机1 400 r/min的条件下,对混氢汽油机排放性能进行了试验研究.试验结果表明:适当增加过量空气系数有利于改善混氢汽油机的HC、CO与NOx排放;在理论过量空气系数附近,混氢后发动机CO排放有所升高,但稀燃条件下混氢有利于改善汽油机HC与CO排放;减小点火角后,混氢汽油机HC与NOx排放有所降低;随着进气压力的升高,HC与CO排放得到明显改善.     

缸内直喷汽油机的HC排放特性分析及未来排放法规对其的挑战性

在介绍缸内直接喷射汽油机基本燃烧机理及各工况运行特点的基础上 ,重点分析了缸内直喷汽油机的HC排放机理 ,同时基于对比试验 ,分析比较了在FTP 75测试循环下缸内直喷汽油机与进气道喷射汽油机的HC排放特性 .分析表明 ,为了满足未来严格的排放法规的要求 ,缸内直喷汽油机仍面临着巨大的挑战 .此外还分析了造成缸内直喷汽油机HC排放高的原因 ,并提出了控制措施 .     

废气再循环对柴油机性能影响的试验研究

通过废气再循环（ EGR-Exhausted Gas Recirculation ）可以有效地降低柴油机的氮氧化物（ NOx）排放。但是废气具有一定的热作用和化学作用,因此EGR会对柴油机燃烧过程和排放物的生成造成影响。本文基于4 D20柴油机,重点开展了不同的EGR率对柴油机性能影响的研究。分析试验结果发现,随着EGR率的增大,燃烧滞燃期增长,缸内压力和缸内温度降低,放热率峰值降低,热效率下降;NOx排放随着EGR率的增大而急剧下降;soot排放随着EGR率的增大而增大;CO和HC排放随着EGR率的增大而增大。     

静电喷雾燃烧技术对降低发动机怠速油耗的实验研究

针对桑塔纳2000AFE型发动机,根据静电雾化原理,搭建了基于静电喷雾燃烧技术的发动机怠速试验台.在喷油器的支架入口安装了一个触网式静电雾化装置,用电子称、废气分析仪等相关仪器对加上静电前后的发动机怠速油耗和排放进行了测试,结果表明,静电喷雾燃烧技术对发动机怠速工况的节油和改善排放的效果明显.