电控喷油五气门汽油机排气再循环性能的实验研究

以稀薄燃烧的汽油机电控喷油系统及排气再循环系统为实验平台，对可变进气五气门汽油机采用化学计量比时的排气再循环燃油经济性和排放性能进行了实验研究，结果表明，燃油消耗率明显改善(2．8％-5．5％)，NO，显著降低(90％-95％)，HC改善不明显．为了进一步挖掘稀燃发动机的低油耗和低排放性能，用稀燃运行时加入适量排气的方法，结果显示，NO，显著降低．     

废气再循环降低汽油机NOx排放的实验研究及其微机控制系统的设计

为大幅度降低汽油机ＮＯｘ排放，同时使发动机动力性，经济性，ＨＣ和ＣＯ排放及工作稳定性基本不变，采用废气再循环，导气屏组织进气涡流加快燃烧速率和多火花点火助燃措施，在ＥＱ６１００汽油机上进行试验研究。根据实验结果，制作了不同工况下最佳废气再循环率的脉谱，并以８０３１芯片为核心，脉谱为依据，设计出一种能付诸实用的车用发动机废气再循环控制系统。     

某汽油机高效尾气净化系统的优化匹配

汽油机的主要排放物为CO、HC和NO_x,稀薄燃烧采用提高空燃比的方法,在一定程度上可以改善排放,但对有效降低NO_x排放作用不大。EGR技术将部分废气引入气缸重新参与燃烧,破坏了NO_x生成的高温条件。本文借助GT-power仿真软件分别单独将稀薄燃烧和废气再循环技术应用到汽油机上,在部分负荷下探究两者对发动机动力性、经济性和排放性的影响,最后将两者耦合,探究在两者的共同作用下,发动机的性能变化。     

稀燃及废气再循环提高增压汽油机热效率的对比研究

在一台直列4缸增压直喷汽油机上针对万有特性最低油耗工况点,进行了稀薄燃烧与废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)提高发动机热效率的对比试验研究。试验结果表明:稀薄燃烧及EGR均能有效降低发动机燃油消耗率,稀释率分别为33%和19%时,采用稀燃和EGR时的最高有效热效率绝对值分别增加2.8%和1.7%,其中稀燃的有效热效率达到了39.9%,稀燃实现更高热效率主要归因于较低的传热损失和未燃损失。从燃烧角度来看,稀燃及EGR稀释都延长了燃烧滞燃期及持续期,但同样稀释率下稀燃的滞燃期更短,稀燃更高的稀释极限实现了更低的传热损失;但EGR抑制爆震,提前燃烧相位,使采用EGR时的排气能量损失低于稀燃。从排放角度来看,稀燃及EGR在高稀释率下均显著降低NO_x排放,而受益于高氧气浓度,相同稀释率下稀燃的HC及CO排放均低于采用EGR时,从而使稀燃的未燃损失更低。     

四气门汽油机准均质稀混合气燃烧过程的实验研究

在一台未做任何结构改动的四缸、16气门进气道喷射产品发动机上，通过二次喷油技术形成优化的缸内准均质稀混合气浓度分布，从而实现准均质稀薄燃烧，性能实验结果表明，两次喷油可拓展发动机的稀燃极限1．5～2个空燃比单位，最高达23．5；发动机燃油消耗同原电控喷射发动机相比可降低19．1％；在整个空燃比范围内，经过优化的两次喷油稀燃的最低油耗较单次喷油稀燃下降6．5％。     

降低稀燃汽油机NOx排放技术进展

节能和环保的要求，使得稀燃技术越来越受到人们的重视。然而，由于稀燃的富氧燃烧，使得NOx排放降低较小。介绍了国内外降低稀燃汽油机NOx排放技术的进展情况。     

喷油定时对ＣＡ１１０２Ｑ５气门汽油机稀薄燃烧性能影响的试验研究

对ＣＡ１１０２Ｑ５气门汽油机采用稀薄燃烧时喷油定时对燃烧稳定性以及油耗、经济性的影响进行了细致的试验研究。试验结果表明,对于２种不同的进气模式,在部分负荷下采用稀燃时,喷油定时对二进气模式燃烧稳定性的影响比三进气模式大;在发动机燃用稀薄混合气时,喷油定时对排放和经济性的影响较为明显。     

废气再循环率对高压缩比增压直喷汽油机燃烧与排放特性的影响

以一台采用废气再循环（exhaust gas recirculation,EGR）技术的增压直喷汽油机为研究样机,试验研究了高压缩比15.0时不同EGR率（0%、5%、10%、15%）下该机的燃烧和排放特性。研究结果表明,与常规的压缩比11.5相比,采用高压缩比15.0时,该机缸内最高燃烧压力升高,点火正时提前,燃烧持续期延长,平均指示压力变动系数增大,有效热效率显著提高;碳氢化合物（hydrocarbon,HC）排放和颗粒物数量增加,CO排放和颗粒物质量降低,NO_x排放略有升高。采用EGR技术能够有效抑制爆震和降低NO_x排放。相同工况下,随着EGR率升高,该机的燃烧持续期延长,平均指示压力变动系数增大,低负荷(制动平均有效压力（brake mean effective pressure,BMEP）为0.5 MPa)下的缸内最高燃烧压力逐渐下降,有效热效率变化不大。高负荷（BMEP为1.0 MPa）下的缸内最高燃烧压力先上升后下降,有效热效率整体呈上升趋势,高压缩比情况下该机EGR率为10%时的热效率最高,为38.45%;CO排放先减小后增加...     

汽油机均质混合气压燃燃烧(HCCI)技术

在汽油机普遍采用电控技术,发动机性能得到较大改善的今天,稀薄燃烧技术为汽油机性能的提高提供了广阔的前景.而HCCI燃烧技术,是一种集常规汽油机和柴油机于一体的新概念燃烧.本文在介绍HCCI燃烧技术的基础上,分析了汽油机实施HCCI的可行性,并介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题,提出了废气再循控制HCCI燃烧过程的方案等.     

汽油机不同稀释方式对性能和排放影响的对比研究

在某自然吸气汽油机上针对全球普遍采用的2000r/min、0.2MPa BMEP和1600r/min、0.26MPa BMEP工况,在台架上对缸内残余废气系数、外部EGR率和过量空气系数(稀薄燃烧)进行了对比试验。分析了上述不同缸内稀释方式对汽油机性能和排放的影响。提出了一个能对三者在同一基础上进行对比的缸内稀释因子α参数,并导出了α与缸内残余废气系数、EGR率及过量空气系数之间的关系式。在α统一基准下对三种稀释方法的试验数据进行对比,并对其影响程度及机理进行分析。研究结果表明:从提高进气压力、减小泵气损失的角度上看,缸内残余废气的影响最明显,稀薄燃烧次之,EGR率的影响最小;从对缸内燃烧过程的影响来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧最不明显;从对油耗的改善效果来看,稀薄燃烧的影响最明显,缸内残余废气次之,EGR率的影响最小;从降低缸内氮氧化物浓度的效果来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧影响最小。     

稀薄燃烧在TJ376QE二气门汽油机上的实现

对二气门结构的TJ376QE汽油机进气系统进行了改造，提高了涡流和滚流比．强化空气运动的结果有利于组织燃料在缸内的浓度分布，从而为在二气门汽油机上实现稀薄燃烧打下基础；在原发动机的气道内电控燃油喷射系统的基础上，采用了二次燃油喷射技术．通过对二次喷油时刻和喷油量的分别调节，在缸内形成精细分层的混合气即所谓准均质混合气，从而优化了油耗和排放指标，成功地在二气门汽油机上实现了稀薄燃烧。     

二次喷油对点燃式可变滚流进气发动机稀燃影响的研究

利用二次喷油稀燃实验系统研究了二次喷油对可变滚流进气发动机稀燃特性的影响情况。首先，采用纯滚流可变滚流进气系统时，采用较大比例的二次喷油量可以获得更好的稀燃经济性。第二，最低油耗点所对应的喷油正时按照T1、T2和T3顺序依次提前；负荷较大时，对应的最低油耗点喷油正时也相应提前。第三，在可变滚流结构中，二次喷油可能造成局部混合气过浓．导致CO排放增加：同时．在稀燃情况下．增大滚流比可以降低发动机HC和NOχ排放。第四，增大滚流比可以改善发动机低速工况条件下的性能，但应避免机构对燃油喷注的阻隔作用。     

可变涡流对稀燃二次喷油火花点燃式发动机性能影响的研究

主要研究了火花点燃式发动机采用二次喷油技术实现稀薄燃烧时，可变涡流对燃油经济性的影响情况。研究结果表明，在负荷和涡流比较大时，采用较小的二次喷油比例可获得较好的燃油经济性。而在缸内不存在涡流运动时，则须采用较大的二次喷油比例才能获得较好的燃油经济性。在缸内气体存在一定强度的涡流运动时，发动机的比油耗随二次喷油正时的变化呈波动状变化；当涡流比为0时，喷油正时对发动机油耗率的影响则与有涡流运动存在时的情况明显不同。这说明涡流运动对二次喷油在缸内的分布存在明显的影响。     

可变滚流与二次喷油对火花点燃式发动机稀燃特性影响的研究

本文研究了可变滚流与二次喷油技术对发动机稀燃特性的影响。研究发现:1)在三种滚流比情况下,发动机比油耗随二次喷油比例的增加,呈下降趋势,说明在缸内只存在滚流运动的情况下,采用较大比例的二次喷油量可以获得更好的燃油经济性。2)喷油正时明显影响发动机燃油耗,在三种滚流比情况下,最低油耗点所对应的喷油正时按照T1、T2和T3顺序依次提前;负荷较大时,对应的最低油耗点喷油正时也相应有所提前。3)增强进气滚流运动可以改善发动机低速工况条件下的燃油经济性和排放特性,但应避免可变滚流机构对燃油喷注的阻隔作用。     

冷、热EGR对柴油机性能、燃烧及排放特性的影响

为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NO_x)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NO_x与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。     

Experimental study on lean-burn characteristics of an SI engine with hydrogen/gasoline combined injection and EGR

Hydrogen has shown potential for improving the combustion and emission characteristics of the spark ignition (SI) dual-fuel engine. To reduce the additional NO_x emissions caused by hydrogen direct injection, in this research, the cooperative control of the addition of hydrogen with exhaust gas recirculation (EGR) in the hydrogen/gasoline combined injection engine was investigated. The results indicate that both the addition of hydrogen and the use of EGR can increase the brake mean effective pressure (BMEP). As the α_H2 value increases from 0% to 25%, the maximum BMEP increases by 9%, 12.70%, 16.50%, 11.30%, and 8.20%, respectively, compared with the value without EGR at λ = 1.2. The CA0-10 tends to increase with increases in the EGR rate. However, the effect of EGR in increasing the CA0-10 can be offset by the addition of 15% hydrogen at λ = 1.2. Measurements of the coefficient of variation of the indicated mean effective pressure (COV_IMEP) indicate that the addition of hydrogen can effectively extend the EGR limit. Regarding gaseous emissions, NO_x emissions, after the introduction of EGR and the addition of hydrogen, are lower than those of pure gasoline without EGR. An 18% EGR rate yields a significant reduction in NO_x, reaching maximum decreases of about 82.7%, 77.8%, and 60% compared to values without EGR at λ = 1.0, 1.2, and 1.4, respectively. As the EGR rate increases, the hydrocarbon (HC) emissions continuously increase, whereas a blend of 5% hydrogen can significantly reduce the HC emissions at high EGR rates at λ = 1.4. Finally, according to combustion and emissions, the coupling of a 25% addition of hydrogen with 30% EGR at λ = 1.2, and the coupling of a 20% addition of hydrogen with an 18% EGR rate at λ = 1.4 yield the best results.     

改善涡流室柴油机供油系统和利用废气再循环降低排放研究

通过改进柴油机供油系统和利用废气再循环来改善混合气质量和燃烧过程,进而降低其有害排放。结果表明,推迟喷油提前角,适当降低喷油压力,抑制初期喷油率,减小高压油管直径,利用废气再循环以及几种方法的结合能够有效地降低排放。     

不同增压方式下EGR对高压共轨柴油机燃烧和排放的影响

在一台电控高压共轨柴油机上,采用单级增压、两级增压和可变几何截面增压3种增压方式,进行了高压冷却废气再循环(EGR)的燃烧与排放试验研究.结果表明,柴油机采用可变几何截面增压时,涡前与进气压差较低,泵气损失小,具有良好的燃油经济性;大负荷、等EGR率情况下,单级增压、两级增压和可变几何截面增压的缸内最大爆发压力和主燃烧...     

Comparison of the effects of EGR and lean burn on an SI engine fueled by hydrogen-enriched low calorific gas

A naturally aspirated spark ignition (SI) engine fueled by hydrogen-blended low calorific gas (LCG) was tested in both exhaust gas recirculation (EGR) and lean burn modes. The “dilution ratio” was introduced to compare their effects on engine performance and emissions under identical levels of dilution. LCG composed of 40% natural gas and 60% nitrogen was used as a main fuel, and hydrogen was blended with the LCG in volumes ranging from 0 to 20%. The engine test results demonstrated that EGR operations at stoichiometry showed a narrower dilution range, inferior combustion characteristics, lower brake thermal efficiency, faster nitrogen oxides (NO_x) suppression, and higher total hydrocarbon (THC) emissions for all hydrogen blending rates compared to lean burn. These trends were mainly due to the increased oxygen deficiency as a result of using EGR in LCG/air mixtures. Hydrogen enrichment of the LCG improved combustion stability and reduced THC emissions while increasing NO_x. In terms of efficiency, hydrogen addition induced a competition between combustion enhancement and increases in the cooling loss, so that the peak thermal efficiency occurred at 10% H₂ with excess air ratio of 1.5. The engine test results also indicated that a close-to-linear NO_x-efficiency relationship occurred for all hydrogen blending rates in both operations as long as stable combustion was achieved. NO_x versus combustion duration analysis showed that adding H₂ reduced combustion duration while maintaining the same level of NO_x. The methane fraction contained in the THC emissions decreased slightly with an increase in hydrogen enrichment at low EGR or excess air dilution ratios, but this tendency was diminished at higher dilution ratios because of the combined dilution effects from the inert gas in the LCG and the diluents (EGR or excess air).