降低CA6110／125ZWA增压中冷（水空）直喷式柴油机NOx排放的研究

NOx排放是直喷式柴油机排放中最受关注的部分，且它的降低，需要从改善供油系统、进气系统、燃烧系统方面着的。同时，还必须保持发动机良好的燃油经济性。本文对CA6110／125ZWA增压中冷（水空）柴油机降低NOx排放试验过程中所采取的多种试验方案、改进措施及试验结果进行了介绍。     

不同燃烧系统对乙醇-柴油发动机性能的影响

在ZS195直喷柴油机和195S-1涡流室式柴油机上分别进行乙醇-柴油混合燃料的对比试验,试验表明：在燃烧不同混合燃料时,直喷式柴油机的当量油耗率较涡流室柴油机低,而涡流室式柴油机当量油耗率变化不大。在不同燃烧系统下,燃烧不同混合燃料的排放对比试验研究结果表明,涡流室式柴油机的排放性较好,NOx和碳烟的排放相对直喷式柴油机在高负荷时,其降幅达到50％以上,CO的降幅达到21％以上,HC排放则有升有降。     

燃料挥发性对柴油机恒转速增转矩工况下燃烧及排放的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统,试验研究了燃料挥发性对直喷式柴油机恒转速增转矩瞬态工况下燃烧过程、消光烟度及NOx排放的影响规律.研究结果表明,在增负荷工况下,适当提高燃料挥发性,可有效改善燃油与空气的混合,缩短燃烧持续期及扩散燃烧期,增加预混合燃烧量,降低瞬态工况消光烟度排放.同时,适当的改善燃料挥发性、缸内平均压力峰值、放热率峰值和缸内平均温度峰值均有所降低,致使NOx排放有所降低.     

柴油硫含量对发动机排放性能影响的研究

在一台直喷式涡轮增压柴油机上分别燃用4种不同硫含量的柴油,研究了燃油硫含量对柴油机排放性能的影响.研究结果表明,燃油硫含量对柴油机的烟度有直接影响,随着燃油硫含量的降低,柴油机的烟度明显下降,低负荷下燃油硫含量对柴油机的烟度影响较大,NOx排放随燃油硫含量的降低变化很小,而CO和HC排放则降幅明显,SO2排放随柴油机负荷的增加显著上升,随燃油含硫量的降低而显著下降.     

降低CA6110/125ZWA增压中冷(水空)直喷式柴油机NOx排放的研究

NOx排放是直喷式柴油机排放中最受关注的部分,且它的降低,需要从改善供油系统、进气系统、燃烧系统方面着手.同时,还必须保持发动机良好的燃油经济性.本文对CA6¨0/125ZwA增压中冷(水空)柴油机降低NOX排放试验过程中所采取的多种试验方案、改进措施及试验结果进行了介绍.     

电动增压与EGR结合对柴油机NOx和Soot的影响

通过仿真软件对某型废气涡轮增压柴油机加装电动增压器后,柴油机最大功率以及烟度排放得到改善,但是柴油机NOx排放增加。我们将电动增压与高压EGR结合,构建电动增压器结合高压EGR的连接回路,通过电动增压器同时将新鲜空气和废气进行增压后进入气缸。研究表明,柴油机低转速满负荷和中低负荷(30%)时,EGR率分别达到25%和15%时,柴油机NOx排放降低到原机以下的同时Soot排放并未超过原机;柴油机在低转速30%负荷时,采用电动增压+高EGR率(50%,55%,60%),气缸内燃烧温度降低至1 210K,实现了低温燃烧,NOx和Soot排放同时降低。     

柴油与碳酸二甲酯混合燃料的燃烧与排放特性研究

在一台TY1100轻型直喷式柴油机上研究了不同碳酸二甲酯（DMC）添加比例对柴油机燃烧、排放以及热平衡的影响。结果表明，DMC作为柴油添加剂对发动机的燃烧和热平衡影响较小，对柴油机的排放性能影响较大，在不同的负荷下都能大幅度地降低排气烟度，而不引起NOx排放的显著变化。     

甲醇缸内直喷热氛围燃烧的试验研究

在单缸直喷式柴油机上进行了二甲醚(dimethyl ether,DME)气道喷射和甲醇缸内直喷的甲醇热氛围燃烧试验研究．结果表明,该燃烧方式呈现分布式放热规律,燃烧过程可分为DME低温放热、高温放热和甲醇扩散燃烧 3个阶段．随负荷的增加,实现稳定燃烧的最小DME比例减小．随DME比例减小,DME高温放热和甲醇燃烧滞后．在稳定燃烧的情况下,随DME比例的增大,燃烧效率和热效率降低,HC和NOx排放呈上升趋势,而CO排放先升高后降低．综合考虑,采用最小比例DME有利于提高其热效率、降低排放．此时热效率、HC排放与原柴油机相当, NOx降低约50％,但CO排放相对原柴油机有较大幅度的增加．     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

用快速压缩装置研究直喷式天然气发动机排放特性

使用快速压缩装置进行了直喷式天然气发动机排放特性的研究。测量了三种不同方式下的排放，并与均相混合气燃烧情况进行了对比。实验结果表明，在宽广的当量比范围内，天然气直喷方式的燃烧效率高于0.95。由于混合气的分层燃烧，天然气喷射方式在宽广的当量比范围内保持较低的HC排放量，同等功率下的低CO2排放量，低NOx排放量，其NOx排放在理论当量比处的降低更为明显。直喷天然气发动机既具备柴油机发动机效率高的特点，又具备预混燃烧发动机排放低的特点。     

内燃机燃烧研究的新进展

2004年后对NOx排放的要求更加严格，采用以下两种措施望达到法规要求。一种是使用NOx后处理器，另一种是改变柴油机扩散燃烧过程。本文介绍了柴油机燃烧过程研究的新近展，包括均匀充量压缩燃烧（HCCI）、可控自燃（CAI）、预混合稀气燃烧（PREDIC）的调谐动力（MK）等燃烧模式。     

Effect of Diesel/methanol compound combustion on Diesel engine combustion and emissions

This paper introduces a Diesel/methanol compound combustion system (DMCC) and its application to a naturally aspirated Diesel engine with and without an oxidation catalytic converter. In the DMCC system, there are two combustion modes taking place in the Diesel engine, one is diffusion combustion with Diesel fuel and the other is premixed air/methanol mixture ignited by the Diesel fuel. Experiments were conducted on a four cylinder DI Diesel engine, which had been modified to operate in Diesel/methanol compound combustion. Experiments were conducted at idle and at five engine loads at two levels of engine speeds to compare engine emissions from operating on pure Diesel and on operating with DMCC, with and without the oxidation catalytic converter. The experimental results show that the Diesel engine operating with the DMCC method could simultaneously reduce the soot and NOx emissions but increase the HC and CO emissions compared with the original Diesel engine. However, using the DMCC method coupled with an oxidation catalyst, the CO, HC, NOx and soot emissions could all be reduced.     

催化燃烧对均质压燃发动机排放影响的数值模拟

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型.利用此模型分析了催化燃烧对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC、CO的排放,但NOx的排放会有所升高.对不同催化剂及混合催化剂对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及UHC、NOx、CO排放的影响进行了探索,结果表明,和金属铂相比,以铑作催化剂时UHC的排放降低,但NOx、CO排放会有所升高;采用500/0Pt-500/0Rh的混合催化剂时,UHC、NOx的排放介于1000/0Pt与1000/0Rh之间,但CO的排放却比采用1000/0Pt与1000/0Rh时都要低.     

可控掺水燃烧降低柴油机排放的燃烧分析

在不改变柴油机结构的1135柴油机上进行了掺水比例可控的燃油乳化试验研究。使用自制的一套不需加乳化剂的在线乳化装置进行台架试验,探索不同负荷下油耗、NOx及碳烟排放随掺水比例增加的变化规律,并从燃烧特性方面对降低排放的原因作了分析。燃烧分析说明:掺水比例可变的在线乳化燃油和乳化油燃烧特性基本一致;掺水比例随负荷变化,能够实现小负荷时工作稳定,大负荷时大幅度降低NOx和碳烟排放的目标。     

可控掺水燃烧降低柴油机排放的燃烧分析

在1135柴油机上进行掺水比例可控的燃油乳化的试验研究,使用自制的一套不需加乳化剂的在线乳化装置进行了台架试验,找出不同负荷下油耗、NOx和碳烟排放随掺水比例增加的变化规律,并从燃烧特性方面对降低排放的原因作了分析。燃烧分析说明：掺水比例可变的在线乳化燃油燃烧特性和乳化油基本一致;掺水比例随负荷变化,能够实现小负荷时工作稳定,大负荷时大幅度降低NOx和碳烟排放。     

直喷汽油机采用不同缸内稀释技术的性能研究

针对一款4缸1.5L废气涡轮增压缸内直喷汽油(GDI)发动机,进行了废气再循环(EGR)缸内稀释燃烧技术、空气缸内稀释燃烧技术与原机燃烧的经济性、排放特性对比试验研究。研究了不同缸内稀释技术对发动机性能和排放影响的变动规律,并对比分析了相同稀释率下、采用不同稀释技术时发动机的性能变化。结果表明:空气稀释率在49.5%时比油耗相比原机下降6.2%,而EGR稀释率在20.5%时经济性改善4.2%,在相同稀释率时,EGR稀释可采用更为提前的点火角实现更优的燃烧相位,但空气稀释所带来的多变指数提升使其经济性优于EGR稀释,且发动机燃烧系统对空气稀释程度具有更强的容忍性;NOx排放在空气稀释率为11.0%时达到峰值水平,随后随着稀释率的提高不断下降,而EGR稀释的NOx排放随着稀释率的提高持续大幅下降;空气稀释的CO排放水平远低于原机,EGR稀释的CO排放随着稀释率的增加而略有下降;对于HC排放,空气稀释的排放量低于EGR稀释,而当空气稀释率由49.5%增加为68.0%时,HC排放出现较大幅度上升。     

EGR对直喷式柴油机冷起动过程着火燃烧的影响分析

通过在一台135单缸直喷柴油机上分别进行内部EGR（IEGR）、外部EGR（EEGR）条件下的冷起动试验,分析了内、外部EGR对柴油机冷起动过程着火燃烧性能及排放的影响。加入内、外部EGR后,由于EGR中含有大量的燃油蒸气、部分氧化产物等活性成分,初始着火循环的着火燃烧性能得到显著改善。在冷起动过程中,加入一定量的内部或外部EGR,有利于提高燃烧过程的稳定性。但过大的外部EGR量,将导致发动机燃烧极度不稳定甚至失火。由试验结果还可以看到,加入适当的内、外部EGR,均能有效地改善冷起动过程的烟度排放。对于NOx排放,当采用外部EGR方式时,有明显的改善作用;但当采用内部EGR方式时,由于残余废气的热效应,NOx排放随内部EGR量的增大而增大。     

Effect of addition of hydrogen and exhaust gas recirculation on characteristics of hydrogen gasoline engine

The effects of exhaust gas recirculation (EGR) on combustion and emissions under different hydrogen ratios were studied based on an engine with a gasoline intake port injection and hydrogen direct injection. The peak cylinder pressure increases by 9.8% in the presence of a small amount of hydrogen. The heat release from combustion is more concentrated, and the engine torque can increase by 11% with a small amount of hydrogen addition. Nitrogen oxide (NOx) emissions can be reduced by EGR dilution. Hydrogen addition offsets the blocking effect of EGR on combustion partially, therefore, hydrogen addition permits a higher original engine EGR rate, and yields a larger throttle opening, which improves the mechanical efficiency and decreases NOx emissions by 54.8% compared with the original engine. The effects of EGR on carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions are not obvious and CO and HC emissions can be reduced sharply with hydrogen addition. CO, HC, and NOx emissions can be controlled at a lower level, engine output torque can be increased, and fuel consumption can be reduced significantly with the co-control of hydrogen addition and EGR in a hydrogen gasoline engine.     

天然气发动机的研究现状

天然气能降低发动机的有害物排放,是一种比较理想的发动机代用燃料。稀燃天然气发动机具有较高的热效率和较低的NOx排放。均质充量压缩着火(HCCI)燃烧也是提高稀燃天然气发动机热效率的方法之一,并有很低的NOx排放。本文综述了稀燃天然气发动机和HCCI天然气发动机的研究进展,尤其是燃烧室形状、点火系统、充量分层、加氢等对天然气发动机性能的影响及天然气HCCI发动机的燃烧与排放特点。