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.     

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.     

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.     

进气混氢对汽油机性能的影响

进行了汽油机在怠速和2000r/min条件下的混氢实验,通过对比原机和混氢之后的缸压、排放和油耗,发现氢气的混入可以显著改善缸内燃烧,提高做功能力,对怠速时的排放也有所改善,2000r/min时混氢会使NO_x排放升高.混氢对燃烧的改善使燃油消耗率下降,起到了节油的作用.     

双燃料发动机气缸压力变动研究

为了准确测量发动机气缸压力、分析燃烧过程,开发了一套可同时测量多缸汽油机各缸示功图的高速数据采集系统,最多同时采集16路信号,最大采样频率1MHz.应用本数据采集系统对化油器发动机改造的双燃料发动机进行了测试.每个气缸测量了至少50循环的压力数据,用倒拖最大压力的平均值为评价标准比较了各缸的进气量差异.同时,分别连续测量了各个气缸燃烧汽油和CNG时的燃烧压力.最后,用最大燃烧压力的平均值和变动系数比较了各缸的燃烧变动.实验结果表明,实验用发动机的各缸进气和燃烧状况存在明显差异,而燃用CNG时最大燃烧压力的变动系数小于燃用汽油时的数据.     

混合燃料发动机性能的实验研究

测量并分析了由生物燃料、自来水和市售的93#汽油组成的2种配比的混合燃料发动机的燃料经济性能、动力性能、怠速时的排放性能. 结果表明:与燃烧93#汽油相比,发动机燃烧混合燃料时,怠速时的HC和CO排放显著下降;混合燃料发动机的燃油消耗率在全负荷且转速小于2500r/min的运转条件下降低,在全负荷且转速大于2500r/min的运转条件下升高;在全负荷运转条件下混合燃料发动机的最大转矩下降约6%、最大功率下降约7%,并且发动机的转矩随转速的增加而迅速降低.     

492QC发动机燃用天然气的实验研究

在不同的节气门开度、转速、空气燃料比、点火提前角等运转条件下,对改装的 ４９２ＱＣ天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率、天然气消耗量（或燃油消耗量）、空气消耗量等进行了测量．实验结果表明,当发动机由燃烧汽油时的工作状态直接变换为燃烧天燃气时,发动机的扭矩或功率下降非常大,在最大扭矩点约为燃烧汽油时的１７％;发动机燃用天然气时,与浓混合气条件相比稀混合气条件的扭矩在高速时较大,低速时较小,并且最大扭矩对应的转速较高;增大点火提前角,可使发动机燃烧天然气时的动力性得到改善,但这种改善是有限的．     

两阶段喷油在催化转化器性能考评台架中的应用

催化转化器性能考评台架可以快速、有效的评价催化器的性能，具有较高的应用价值.在对催化转化器性能考评过程中，汽油机燃烧循环变动带来的转速波动，降低了空燃比控制的精度，从而影响了考评结果的可信性.为了降低燃烧循环变动，采用两阶段喷油的方式，将每循环所需的燃油一次喷射在进气冲程之前，形成缸内均质混合气；另一次喷射在进气冲程，用于提高点火瞬间火花塞附近混合气质量分数.通过对比不同喷油时刻和喷油比例时发动机的转速波动，分析了两阶段喷油参数对燃烧循环变动的影响.采用两阶段喷油进行了催化转化器空燃比特性试验，试验结果表明，通过优化喷油参数可以降低转速波动，提高空燃比控制精度.     

煤层气发动机燃烧稳定性试验

为研究燃料组分变化对煤层气发动机性能的影响,在一台火花点火发动机上进行了煤层气发动机运转稳定性试验研究,探明了稀燃极限以及燃料当量比、煤层气各组分混合比对发动机的经济性及运转稳定性的影响,并采用掺氢燃烧的方式研究了掺氢量对煤层气发动机稀燃极限及循环变动的改善作用。试验结果表明:煤层气中CO_2含量对发动机的经济性及运转稳定性均有较大影响,随着CO_2含量的升高,有效热效率逐渐下降、并在较高CO_2含量时急剧恶化,发动机的循环变动系数增加;掺氢能够有效拓展稀燃极限,随掺氢量的升高煤层气发动机的工作稳定性有明显改善,即使在较低当量比条件下采用较高的H_2含量仍能获得较理想的循环变动系数(COV_(IMEP)小于5%)。     

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。     

电控稀燃CNG发动机标定试验研究

文章对某型号柴油机进行了CNG发动机系统改进设计,其主要包括控制系统EMS、燃烧系统、高能点火系统、燃料供应系统等。同时对稀薄燃烧、增压中冷发动机做了ECU I/O标定、怠速标定、冷启动标定、对电控系统进行全工况内点火提前角的标定、内空燃比的标定、发动机增压压力标定。最后对标定的发动机进行性能试验。试验结果表明：动力性、经济性和排放性指标均达到设计要求。     

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.     

汽油-DMF混合燃料的燃烧性能与排放特性试验

为减少对石油的依赖和环境的污染,使丰富的可再生生物质燃料能够在内燃机中使用|在不改变汽油机点火提前角特性和供油系的前提下用单缸四冲程汽油机对汽油-二甲基呋喃(DMF)以及汽油-乙醇混合燃料进行试验研究.研究表明：汽油-DMF混合燃料的指示热效率与燃烧效率稍低于汽油-乙醇,与纯汽油接近,但缸内燃烧压力与燃烧速率比汽油-乙醇高;而且汽油-DMF的油耗率要优于汽油-乙醇,并且DMF掺混质量分数为10%时油耗率在混合燃料中最低;汽油-DMF的常规排放物总体上低于纯汽油.