小型 LPG 发动机匹配三效催化器的起燃特性研究

对小型点燃式电控LPG发动机匹配三效催化器的冷起动过程进行了试验研究,测量了冷起动过程排气管不同位置的排温变化,对比了催化器不同安装位置、不同点火提前角下的起燃特性。通过优化催化器安装位置,调整发动机起动后的怠速转速和点火提前角来改变排气温度,从而使催化器快速起燃,降低了冷起动过程HC和CO的排放。     

柴油机SCR催化器出口NOx转化效率分布特性研究

对柴油机选择性催化还原(SCR)系统的研究,主要集中在催化器出口测量系统的整体氮氧化物(NO_x)转化效率。为了进一步提高系统的效率,在柴油机试验台架上,调整不同的排气工况及尿素喷射参数,研究了SCR催化器出口截面的NO_x转化效率分布特性。结论表明:催化器出口截面的NO_x转化效率分布呈现中心高而边缘低的规律,随着排气流量的增加,NO_x转化效率降低,在排气流量较大时,由于弯管对排气流场的作用,NO_x转化效率的高效区偏向一侧;提高氨氮比可以提高NO_x转化效率,当排气温度为250和350℃、氨氮比为1.0时就可以达到比较高的效率,进一步提高氨氮比NO_x转化效率的增幅不明显;当排气温度为450℃时,提高氨氮比对NO_x转化效率的增加比较有利。     

Urea-SCR系统NO_x传感器的NH_3交叉感应研究

针对氨选择性催化还原(Urea-SCR)系统中NOx传感器对NH3产生的交叉感应现象,通过原理分析和试验观察,研究了排气温度对这种交叉感应特性的影响,建立了与排气温度有关的NOx传感器模型,结合SCR催化器模型,提出了一种运用扩展卡尔曼滤波预测催化器下游实际NOx体积分数的方法.仿真结果与试验结果对比表明,这种基于扩展卡尔曼滤波的方法能够显著提高NOx传感器读数的准确性,为NOx传感器满足Urea-SCR系统控制和车载诊断的要求提供了一种解决方案.     

排气歧管—催化器总成断裂故障的分析与改进研究

对某四缸汽油发动机排气歧管-催化器总成在台架上出现的"出气端锥与尾管连接处断裂"的问题进行原因分析并制定解决对策。结合仿真和实验的数据,最终确定了失效的根本原因为台架的搭建形式导致排气歧管—催化器总成振动量超标。随后制定出有效的台架搭建改善方案,降低了排气歧管—催化器总成在试验过程中的振动量,解决了排气歧管-催化器总成在台架上断裂失效的问题。     

三效催化器起燃特性影响因素的仿真研究

三效催化器在冷起动期间主要靠排气来加热升温,而发动机控制策略对排温影响很大。利用FIRE仿真软件建立了催化器模型,采用仿真和试验相结合的手段对催化器的起燃特性影响因素进行了研究。结果表明：所建模型能够比较准确地模拟冷起动过程中催化器内的温度场和浓度场变化;延迟发动机的点火提前角可以明显提高进入排气管的温度,从而使催化器快速起燃。     

催化剂的低温活性及催化器的预热措施

未来的排放标准对汽车工业是一个很大的挑战，要达到这些要求，在排气系统中安装废气催化器是一个有效的措施。由于汽油车排放大部分是在发动机冷态和暖机运转过程中生成的，所以要尽可能地改善催化剂的低温活性以降低催化剂的起燃温度，提高其反应速率；另外还要对催化器进行预热处理，优化催化剂的激化环境，使其尽快投入反应。本文描述了近年来为满足未来排放要求而在汽油机废气催化剂上所采取的激化措施和在催化器上所采取的预热措施。     

排气背压预测及其对发动机性能的影响研究

利用STAR-CCM+软件对某轿车排气背压进行了模拟预测,获取了全速全负荷下的催化器和消声器及其管路的背压;通过发动机台架验证了仿真分析的有效性;通过优化排气结构进一步降低排气背压,对比分析了优化前后排气背压对发动机动力和经济性能的影响。试验结果表明,降低排气背压使发动机额定工况点功率提升约15%,并且燃油消耗率也有一定改善。研究结果对排气系统的设计具有一定的指导意义。     

柴油机SCR系统催化器温度场试验解析

本文针对一款国五SCR催化器,采用发动机台架试验的方法研究了SCR样件温度场的关键特征,包括SCR催化剂前后温度、催化器外壳温度、喷嘴处温度等,比较了SCR催化剂温度传感器与发动机台架上催化器进出口排气温度测试结果的差异。研究表明:SCR催化器外壳体温度较高;稳态工况下,该样件的SCR入口温度测量值明显比台架的入口温度测量值偏小,在SCR出口处,二者的偏差很小;瞬态循环中SCR样件的温度传感器与台架温度传感器测量值偏差更为明显,由于动态响应的原因,样件的前温传感器测试结果滞后于台架测试结果;尿素不喷射条件下,尿素喷嘴处可以达到很高的温度,可能出现尿素管接口失效。     

分子筛催化器降低稀燃发动机NOx排放的研究

采用原位合成技术制作的分子筛堇青石整体式催化器,减少稀燃NOx排放.稀燃发动机台架实验结果表明,可采用排气中的HC和CO等还原物质对NOx进行选择还原,排气温度在450℃附近时,NOx转化效率最大达40%,此时HC的转化效率接近60%,而CO基本没有变化.     

排气氧浓度对柴油机颗粒捕集器主动再生特性的影响

采用进气节流降低排气氧浓度的方式,试验研究了柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst, DOC）入口氧浓度对柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter, DPF）主动再生时的入口温升特性、载体峰值温度、有效再生时间和再生过程燃油消耗的影响。结果表明：随着排气氧浓度降低,DPF温升速率增大,入口温度上升时间缩短;在所有氧浓度下,载体峰值温度均出现在DPF轴线后端位置。随着氧浓度降低,载体峰值温度先增后减,最大径向温度梯度先减后增,有效再生时间先缩短后延长,再生过程燃油消耗先减后增。在恒定DPF碳烟负载量和再生温度的前提下,当排气氧体积分数为11.0%时DPF主动再生时间最短,再生过程燃油消耗最少。     

当量比天然气发动机氨排放特性研究

采用傅里叶变换红外线光谱仪研究了当量比天然气发动机的N H3排放,重点研究了不同工况下三元催化器(three-way catalyst,TWC)前的NOx、CO、CH4排放特性和TWC后的NH3排放特性.结果表明:当量比天然气发动机原始排气中无NH3排放,发动机原始排气经过TWC后的催化反应才是当量比天然气发动机NH3...     

The relative importance of external and internal transport phenomena in three way catalysts

The conversion efficiency of three way catalyst (TWC) depends on chemical reaction and transport limitations. This paper reports a quantitative analysis of the relative importance of these limiting processes based on experimental data obtained under real world vehicle operating conditions. The main conclusions are as follows: (i) above light-off temperature the mass transport phenomena overlaps the kinetic limitation but pure external mass transfer control is hard to attain in TWC operating under real world automotive conditions, even when both space velocity and operating temperature are very high; (ii) above light-off temperature the automotive TWC operates in a mixed regime with both internal and external mass transfer playing important roles; (iii) the internal mass transfer limitation is more important to control conversion in the TWC than the external mass transfer limitation but the relative importance of the external mass transfer increases as the temperature rises; (iv) the internal mass transfer limitation cannot be disregard in TWC modeling studies and (v) the results show that the current generation of TWC is over designed from an external mass transport viewpoint so that future improvements of these devices can be achieved with porous washcoat with improved transport proprieties.     

催化转化器内单孔道化学反应的研究

基于三效催化转化器内部化学反应机理以及化学动力学模型,使用大型通用计算流体力学软件FLUENT进行数值仿真.首先,建立2种三维单孔道模型;其次,通过数值模拟得到尾气各组分的质量分布、组分分布随孔道长度变化的关系以及反应过程中孔道温度的变化关系.结果表明：净化器中单孔道内催化反应主要发生在孔道前端,前端载体的利用率高于后端载体,孔道边缘比孔道中心有更高的转化率以及孔道的形状对组分边缘处的转化效率影响较大.以上研究为净化器的性能分析提供了有效的计算依据.     

基于同化数据的GRACE卫星反演中国陆地水储量变化降尺度分析

利用GRACE重力卫星反演得到陆地水储量变化受数据低空间分辨率的限制,目前仅应用于大尺度的空间范围内,为此提出一种简易的降尺度方法将GRACE陆地水储量变化精度提高了16倍。借助全球水文模型模拟的陆地水储量变化数据,在中国九大流域上进行分区对比分析,发现高分辨率数据基本保持了原始数据的时空变化趋势,同时又增加了水文模型模拟的水储量变化信息。此外,利用全国455个地下水位监测站的水位数据,验证了降尺度后的陆地水储量变化数据,可知高分辨率陆地水储量变化数据与实测地下水变化值的相关系数最高达0.847,普遍高于低分辨率GRACE陆地水储量变化值与实测地下水变化值的相关系数,证明降尺度后的数据更加准确有效。进而基于降尺度数据,利用EOF方法分析了2005年1月~2012年12月中国各地陆地水储量变化的时空变化特征,即在总体趋势上,长江流域及以南地区春夏两季的陆地水储量有明显增加,华北地区的地下水超采及南方流域的极端气候事件为影响该区域陆地水储量异常的重要因素。     

通用小型汽油机尾气后处理技术研究

分析某通用小型汽油机在各工况下的排放规律,探究三元催化器在小型汽油机上的应用效果,建立比排放因子的计算公式,提出了通用小型汽油机的尾气后处理方案.     

汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性

采用 DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等转速时粒径分布范围扩大,既存在核态颗粒物,也存在积聚态颗粒物.相同转速下,随负荷的增加核态颗粒物数密度峰值先降低后增加;相同负荷下,随转速的升高核态颗粒物数密度峰值和峰值粒径均降低,积聚态颗粒物数密度峰值有增加的趋势.催化器对核态颗粒物的净化效果较好,对积聚态颗粒物的净化效果较差,对低转速下的粒径分布有明显影响     

Study of spark ignition engine fueled with methanol/gasoline fuel blends

A 3-cylinder port fuel injection engine was adopted to study engine power, torque, fuel economy, emissions including regulated and non-regulated pollutants and cold start performance with the fuel of low fraction methanol in gasoline. Without any retrofit of the engine, experiments show that the engine power and torque will decrease with the increase fraction of methanol in the fuel blends under wide open throttle (WOT) conditions. However, if spark ignition timing is advanced, the engine power and torque can be improved under WOT operating conditions. Engine thermal efficiency is thus improved in almost all operating conditions. Engine combustion analyses show that the fast burning phase becomes shorter, however, the flame development phase is a little delay.When methanol/gasoline fuel blends being used, the engine emissions of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) decrease, nitrogen oxides (NO_x) changes little prior to three-way catalytic converter (TWC). After TWC, the conversion efficiencies of HC, CO and NO_x are better. The non-regulated emissions, unburned methanol and formaldehyde, increase with the fraction of methanol, engine speed and load, and generally the maximum concentrations are less than 200 ppm. Experimental tests further prove that methanol and formaldehyde can be oxidized effectively by TWC. During the cold start and warming-up process at 5 °C, with methanol addition into gasoline, HC and CO emissions decrease obviously. HC emission reduces more than 50% in the first few seconds (cold start period) and nearly 30% in the following warming-up period, CO reduces nearly 25% when the engine is fueled with M30. Meanwhile, the temperature of exhaust increases, which is good to activate TWC.     

预测柴油机排气消声器消声量试验方法研究

采用白噪声信号作为标准声源的输入信号，在常温无气流条件下对消声器实物模型进行了静态放声试验。使用消声器倍频程消声量的测量结果，并应用相似准则，推算出消声器在高温条件下各频带的消声量，从而计算出消声器的总消声量。将此方法应用于某一型号船用高速柴油机排气消声器，将通过放声试验推算的结果与实际配机试验的倍频程数据进行对比分析，结果表明该方法用于预测消声器消声量是可行的。     

Simulation and experimental study of the NOx reduction by unburned H2 in TWC for a hydrogen engine

The unburned H₂ can be used to reduce NO emission in conventional TWC (three-way catalyst) for a hydrogen internal combustion engine when it works at equivalence ratio marginally higher than the stoichiometric ratio. To explore the effects and feasibility of this reaction, a Perfectly Stirred Reactor simulation model of TWC has been built with simplified mechanisms. Experiments on a 2.3 L turbocharged hydrogen engine are used to verify the conclusion. It shows that rising initial temperature accelerates the reduction of NO and the maximum reaction rate occurs at 400 °C temperature. The conversion efficiency of NO remains approximately 0 when temperatures below 300 °C. The efficiency reaches a peak value of approximately 98% with 400 °C and declines gradually. The unburned H₂ to NO mixing ratio greater than 1.5 in TWC guarantees 100% NO conversion efficiency. The experiments indicate that the NOx concentration decreases from 2056 ppm to 41 ppm at the stoichiometric ratio after the treatment of TWC and NOx reaches 0 ppm with a rich ratio. Results also demonstrate that the suitable reaction temperatures for TWC locate in the range of 400 °C–500 °C. Therefore, if the temperature and the mixing ratio are appropriate, it can achieve zero emissions with NOx reduction by unburned H₂ in conventional TWC for a hydrogen engine.