混氢对怠速工况发动机循环变动和排放的影响

针对汽油机怠速时循环变动大、排放高的问题,在一台加装了电控氢气喷射系统的1.6L汽油机上就混氢对发动机怠速性能的影响进行了试验研究。在怠速条件下,通过自主开发的电子控制单元调整氢气与汽油的喷射脉宽,使进气中混氢体积分数从0%逐渐增加至6.52%,同时减少汽油的喷射脉宽,以保证混氢后发动机仍工作在理论过量空气系数条件下。试验结果表明,混氢后发动机火焰发展期和快速传播期缩短;平均指示有效压力的循环变动系数由原机的9.97%减少至混氢体积分数为6.52%时的4.93%。NOx排放随混氢分数增加而减少;在混氢体积分数小于4.88%时,HC与CO随混氢比的增加而减少,但当混氢分数大于4.88%时,HC与CO排放再次升高。     

混氢体积分数对汽油机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的发动机上就过量空气系数为1.1时进气混氢体积分数对发动机性能的影响进行了试验研究。在发动机转速为1 400 r/min的条件下,调整了氢气的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数依次为01、%、3%4、.5%和6%。试验结果表明:混氢后发动机制动热效率升高,在混氢体积分数为6%时,发动机制动热效率比纯汽油机时平均提高14.53%;滞燃期与快速燃烧持续期缩短;缸压峰值增加,缸压峰值位置所对应的曲轴转角提前;发动机循环变动降低。在混氢体积分数较小时,CO排放随混氢比的增加而减少,但混氢体积分数为6%时的发动机CO排放有所升高;混氢后发动机HC排放减少,但NOx排放有所增加。     

不同掺氢比的HCNG燃料对天然气发动机怠速性能影响研究

为了研究在天然气中掺入不同体积比氢气对发动机怠速性能的影响,针对一台6缸天然气发动机开展了不同体积掺氢比的氢气/天然气混合燃料(HCNG)的怠速性能试验研究.试验证实掺氢后热效率提高,要达到相同的怠速转速可减少怠速旁通阀开度;在怠速情况下,掺氢使CH4、CO、NMHC排放下降,Nox排放上升,可通过点火提前角推迟来有效降低怠速Nox排放;在天然气中掺入适量氢气后有利于改善发动机怠速燃烧,从而增加怠速稳定性.在怠速条件下,掺氢后CO、CH4排放随转速升高先减小后增加;怠速转速升高,怠速稳定性变好.在天然气中掺入适量氢气后,发动机热效率提高,经济性改善.     

停缸对混氢汽油机怠速燃烧过程的影响

通过一套自主开发的电控单元调整氢气和汽油的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数(φH2)由0%逐渐增加至6.5%左右,同时减少汽油的喷射脉宽,使工作缸中混合气的过量空气系数始终保持在1.0附近.通过该电控单元还可以切断指定气缸的氢气与汽油供给,从而实现停缸控制.试验结果表明,φH2相同时,停缸后发动机充气效率提高,火焰发展...     

怠速工况发动机富氧燃烧排放及其稳定性研究

利用氧的体积分数为21%～27%的富氧空气进气,研究点燃式发动机启动后最初怠速工况排放特性和规律.试验表明,在氧的体积分数为23%～25%的低富氧程度下,CO、HC排放降低作用更加显著,同时NOx排放升高程度处于较低水平.相反,在高富氧浓度下,CO、HC排放降低程度明显减小,NOx排放大幅提高.因此,低富氧浓度在改善发动机怠速工况燃烧排放中具有重要作用和应用潜力.研究还表明,随着供气氧的体积分数的增加,压力峰值提高,相位提前,发动机循环变动减小.进气氧的体积分数对瞬时转速循环变动性影响是有限度的,23%左右的低富氧作用最为明显,随着富氧程度增加,作用逐渐减小.     

掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响

在一台电控共轨发动机上,试验研究了乙醇掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇混合燃料燃烧及排放的影响。结果表明:随乙醇比例的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,最大压力升高率上升。随喷射推迟,滞燃期延长,燃烧相位延后,燃烧持续期在纯二甲醚时延长,而在掺混乙醇时则先延长后缩短,最大压力升高率先下降后上升。掺混乙醇和推迟喷射使预混燃烧比例增加。随喷射推迟,混合燃料的排气温度升高,喷射推迟到上止点后,排气温度随乙醇比例的增加而升高,排气温度高,则废气能量高,增压器增压比大,进气流量大,导致缸内压缩压力升高。在上止点前喷射时,掺混乙醇能使HC和CO排放保持在较低范围的同时,一定程度降低NO_x排放,掺混15%的乙醇较纯二甲醚最大降低约11%NO_x排放。随推迟喷射,NO_x排放降低,最大降幅达52%,在过分推迟燃料喷射时,因热效率低,循环喷射量增加,含15%乙醇混合燃料的NO_x排放会高于纯二甲醚。HC和CO排放随喷射推迟而升高,且升高幅度增大。     

喷射策略对乙醇汽油发动机颗粒物排放的影响

开展了多种燃油喷射策略对乙醇汽油发动机颗粒物排放影响的试验．结果表明：与单次喷射和2次喷射相比，3次喷射的颗粒物数量(PN)降低近50%，尤其是核态颗粒物降低更多．就降低颗粒物(PM)质量而言，采用多次喷射比增加乙醇比例的效果更明显．燃用3种乙醇体积分数为0(E0)、30%(E30)和85%(E85)的燃料下，总颗粒物排放随着乙醇比例增加而下降．对比两种瞬态工况发现，在绝大多数工况下3次喷射和5次喷射都比单次喷射的颗粒物浓度低．尤其是冷启动和大负荷工况下，多次喷射最多可将颗粒物浓度降低80%．随着乙醇体积分数增加，颗粒物粒径分布在绝大多数尺寸上都有明显下降，并通过降低爆震趋势可有效避免发动机性能下降和排放恶劣的现象．乙醇混合燃料结合多次喷射策略，在几乎不降低发动机动力性能的同时显著改善了颗粒物排放．     

乙醇/汽油发动机排气温度下乙醇氧化生成醛的特性

为了研究乙醇/汽油发动机排气温度下乙醇氧化产生甲醛和乙醛的特性,设计并搭建用于乙醇氧化的流反应器,借助汽油机排气温度对流反应器加热,配制乙醇标准气,研究了乙醇/汽油发动机排气温度下流反应器中乙醇的氧化特性.结果表明:利用乙醇标准气在流反应器中氧化得到了乙醇氧化、甲醛和乙醛生成与氧化的特性,研究了排气温度和流速对乙醇氧化、甲醛和乙醛生成及氧化的影响规律.乙醇质量分数随温度升高而降低,甲醛和乙醛质量分数随温度升高呈先增加后减小趋势,并拟合得出甲醛和乙醛生成与氧化的临界温度,临界温度处甲醛和乙醛质量分数最高,临界温度时乙醛最高质量分数约为甲醛质量分数的16倍.     

不同点火时刻下天然气掺氢缸内直喷发动机燃烧与排放特性

在缸内直喷火花点火发动机上开展了天然气掺混0％-18％氢气的混合燃料不同点火时刻下的试验研究。结果表明：对于给定的喷射时刻和喷射持续期,点火时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响,喷射结束时刻与点火时刻的间隔对直喷天然气发动机极为重要,喷射结束时刻与点火时刻的间隔缩短时,混合气分层程度高,燃烧速率快,热效率高。最大放热率等燃烧特征参数随点火时刻的提前而增加。HC排放随点火时刻的提前而下降,CO2和NOx排放随点火时刻的提前而增加,NOx排放的增加在大点火提前角下更明显。掺氢可降低HC排放,对CO和CO2排放影响不大。掺氢量大于10％时可提高天然气发动机热效率。     

火花点火发动机燃用CNG/H_2混合燃料配合EGR的性能和排放研究

在一台火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比和EGR率下发动机性能和排放的试验研究。研究结果表明:引入EGR后发动机输出功率下降,但掺氢可以提高大EGR工况下发动机的输出功率。有效热效率随EGR率的增大呈现先升高后降低的趋势;小EGR率下,有效热效率随掺氢比的增加而降低,而大EGR率下,有效热效率随掺氢比的增大而升高。天然气掺氢后NOx排放增加,EGR引入使NOx排放降低,这种降低作用在大掺氢比下更显著。因此,相对于小EGR率工况,大EGR率工况下天然气掺氢表现出更好的性能和排放效果。HC排放随EGR率的增大而增加,随掺氢比的增加而降低。CO和CO2都随EGR率的增加变化不大,随掺氢比的增加而降低。研究表明,天然气掺氢结合EGR可实现火花点火发动机高效低污染燃烧,并能满足欧Ⅳ排放标准。