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.     

化油器发动机燃用不同比例乙醇汽油的性能和排放试验

在现有的化油器式汽油机结构不做变动和调整的情况下,研究了4种比例的乙醇汽油对发动机动力性、经济性和排放性的影响。研究表明:汽油机使用乙醇汽油,随燃料中乙醇添加比例的增加,过量空气系数逐渐增大;发动机的最大功率有所降低;燃料消耗率逐渐增加,能量消耗率变化不大;CO排放在中低负荷没有明显变化,在高负荷逐渐减少;HC排放逐渐减少;NOx排放在中低负荷逐渐减少,在高负荷逐渐增加。     

化油器发动机燃用不同比例乙醇汽油的性能和排放试验

在现有的化油器式汽油机结构不做变动和调整的情况下,研究了4种比例的乙醇汽油对发动机动力性、经济性和排放性的影响。研究表明：汽油机使用乙醇汽油,随燃料中乙醇添加比例的增加,过量空气系数逐渐增大;发动机的最大功率有所降低;燃料消耗率逐渐增加,能量消耗率变化不大;CO排放在中低负荷没有明显变化,在高负荷逐渐减少;HC排放逐渐减少;NOx排放在中低负荷逐渐减少,在高负荷逐渐增加。     

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.     

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.     

基于GT-Power对HCNG发动机的数值模拟

为了对HCNG发动机进行更系统理论的研究,运用模拟软件GT-Power建立YC6J天然气掺氢发动机的仿真模型.仿真数据与原机外特性试验结果对比的误差在5%以内,证明该模型具有较高的准确性.然后通过该仿真模型,进行过量空气系数和点火提前角与燃用不同掺氢比例的HCNG关系的模拟研究.研究结果表明,HCNG掺氢比越大,所对应的最佳点火提前角越小,同时着火极限越宽;在较小的点火提前角或者较大的过量空气系数时,掺氢HCNG能有效地提高热效率,降低燃料消耗;HCNG发动机的NOx排放相比CNG虽有所增加,但可通过减少点火提前角或增大过量空气系数降低NOx排放.同时针对模拟工况,确定最佳的点火提前角和过量空气系数,为HCNG发动机的开发标定,起到理论指导作用.     

改善混氢汽油机怠速经济性的试验研究

为提高汽油机怠速时的经济性,在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上针对进气混氢体积分数、停缸、稀燃及降低怠速转速对汽油机怠速燃料能量消耗量的影响进行试验研究.试验中,通过停止发动机指定气缸的燃料供给实现停缸运行.结果表明,加大进气混氢体积分数、停缸及降低怠速转速均可有效提高汽油机怠速时的经济性.其中进气混氢结合停缸的方式最利于减少汽油机怠速时的燃料能量消耗量.在2缸停止燃烧、做功且进气混氢体积分数为6.63%的条件下,发动机怠速能量消耗量较原机降低约40.07%.但由于加大混合气过量空气系数后缸内燃料燃烧持续期延长,因此在怠速阶段采用稀燃方式并不能明显降低混氢汽油机的怠速燃料能量消耗量。     

物理燃油添加剂对通用小型汽油机经济性及排放的影响

在一台通用小型汽油机的试验台架上,验证了在93#汽油和乙醇汽油中添加物理燃油添加剂对发动机燃油经济性及尾气排放的影响.试验表明:物理燃油添加剂对93#汽油和乙醇汽油都有较好的节油效果,并且对93#汽油的节油效果要好于乙醇汽油;作为一种促燃剂,该添加剂对减少NOx的排放效果明显,可以起到减少醇类燃料NOx排放过高的作用,而对于CO,HC和CO2的排放有所减小,但不明显.     

氢内燃机怠速性能试验研究

为研究氢内燃机的怠速特性,在一台6缸氢内燃机上研究了过量空气系数λ与点火提前角θi对发动机主要性能参数的影响.结果表明:随着λ的增大,最大指示热效率ηi所对应的θi逐步增加,ηi随之增加,NOx排放随之减小;同一λ条件下,NOx排放随着θi增大而增加;氢内燃机怠速时可采用λ2.5的稀混合气,且应适当增大Qi;最大缸压随着λ增加而降低、随着θi增大而上升;不同λ值条件下最大压力升高率的规律基本相似,只是在λ=2.5、θi10°CA时,最大压力升高率基本保持不变。     

汽油机冷起动过程富氧燃烧试验研究

为了研究进气中O2体积分数对汽油机冷起动过程燃烧与排放特性的影响,试验对一台单缸汽油机分别提供O2体积分数为21%、23%、25%、27%和29%的富氧空气,对比分析冷起动最初60 s内的缸内压力、放热率和排气温度,以及HC、CO和NOx排放.研究结果表明,随着进气中O2体积分数的增加,汽油机冷起动过程燃烧与排放状况均有明显改善,着火更早、燃烧更快、缸内压力峰值和放热率峰值更大;同时,富氧燃烧可提高排气温度,大幅降低HC和CO排放量,减幅分别达88.5%和93.6%,但NOx排放量随O2体积分数增加而加速增大.     

高掺混比甲醇汽油对发动机性能的影响

使用高掺混比甲醇汽油为燃料,通过台架试验,研究不同掺混比例对车用发动机油耗以及尾气排放的影响,同时探讨了对未燃甲醇和甲醛的排放量与负荷的关系.结果表明:使用高掺混比甲醇汽油,有利于降低HC、CO的排放,但对NOx的排放影响不大;在3种混合比例不同的甲醇汽油中,甲醇的质量分数为30%的汽油燃料(M30)能使发动机获得较优越的经济性能.     

不同辛烷值汽油对增压直喷汽油机影响的研究

通过台架试验,在涡轮增压缸内直喷（T—GDI）汽油机上研究辛烷值对车用汽油机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明：高辛烷值汽油能够提高汽油机的动力性,97号汽油在2000r／min时的外特性指示平均有效压力相对于95号汽油升幅达4．07％;在试验工况下,燃用高辛烷值汽油能够改善发动机的燃油经济性,中等负荷时油耗率降幅较大,而低负荷和高负荷时油耗率的降幅都较小,转速为2000r／min,制动平均有效压力为0．9MPa时油耗率最大降幅达2：8％;燃用高辛烷值汽油对降低THC、CO和NOx排放不利,97号汽油与95号汽油相比,大负荷时CO和THC的排放明显增加,NOx排放受转速和负荷共同影响,97号汽油与95号汽油相比,中高转速时随着负荷的增大,NOx的排放明显增加。     

直喷式柴油机燃用生物柴油的试验研究

生物柴油是一种清洁、可再生的代用燃料．在一台四缸增压直喷式柴油机上进行生物柴油与0。柴油的性能对比试验．在不同转速和负荷下测定生物柴油与0^#柴油的动力性、经济性和排放特性．试验结果表明：与燃用0^#柴油相比，燃用生物柴油时发动机的动力性提高，有效能耗率降低，HC和碳烟排放大幅度下降，NOx排放增加，CO排放在中低转速时有所增大．     

甲醇含量对二甲醚发动机性能和排放的影响

通过在纯二甲醚中掺混甲醇,研究燃料成分中甲醇含量的变化对二甲醚发动机性能和排放的影响。结果表明,随着甲醇含量的增加,二甲醚发动机的燃油消耗率增大、排气温度升高,HC、CO等气体排放增加, NO x 排放减少,发动机低负荷运行时影响更为显著;当甲醇含量高于3％时,二甲醚发动机 HC排放显著增大,从发动机性能和尾气排放方面综合考虑,车用二甲醚燃料成分中甲醇含量以不高于3％为宜。     

氧化催化器对生物柴油发动机性能影响的试验研究

对4100QBZL柴油机燃用柴油和生物柴油并安装氧化催化转化器（DOC）后进行了试验研究.结果表明：燃用生物柴油后,外特性和负荷特性下动力性和经济性有所下降,CO、HC和碳烟的排放均显著降低,而NOx的排放略有上升;加装DOC后,外特性和负荷特性下动力性和经济性变化不大,CO、HC和碳烟的排放明显降低,NOx也变化不大,但DOC对碳烟的转化率不如CO和HC;由于受温度影响DOC在负荷特性下的转化率不如外特性.     

燃料着火性对增压中冷柴油机瞬态工况排放的影响

应用自行开发的瞬态工况控制系统及排气采集装置,试验研究了不同着火性的燃料对车用增压中冷柴油机瞬态工况下排放特性的影响。研究结果表明,适当提高燃料十六烷值可有效降低HC和NOx排放。在稳态工况下,十六烷值由40增加到66时,在1800 r/min低负荷工况下HC排放降低62%;对于CO排放及消光烟度,十六烷值存在一个最佳值。瞬态工况排放与稳态工况存在明显差异,在恒转速增负荷工况下,随着负荷的增加,HC和CO排放及烟度迅速上升,然后降低趋于一稳定值,且随着瞬变率的增大,CO排放和消光烟度峰值上升;增加燃料十六烷值,可明显降低中等转速增负荷工况下的CO和HC排放及消光烟度;在高速增负荷工况下,十六烷值为66和55,燃料的排气烟度基本相近。     

废气再循环对柴油机性能影响的试验研究

通过废气再循环（ EGR-Exhausted Gas Recirculation ）可以有效地降低柴油机的氮氧化物（ NOx）排放。但是废气具有一定的热作用和化学作用,因此EGR会对柴油机燃烧过程和排放物的生成造成影响。本文基于4 D20柴油机,重点开展了不同的EGR率对柴油机性能影响的研究。分析试验结果发现,随着EGR率的增大,燃烧滞燃期增长,缸内压力和缸内温度降低,放热率峰值降低,热效率下降;NOx排放随着EGR率的增大而急剧下降;soot排放随着EGR率的增大而增大;CO和HC排放随着EGR率的增大而增大。     

增压中冷压燃式发动机燃用柴油醇的十三工况排放特性

在应用自行研制的助溶剂解决了乙醇与柴油相溶性问题的基础上,进行了增压中冷压燃式发动机燃用E10柴油醇十三工况排放特性的试验研究。结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用E10柴油醇的排放污染物HC、NOx、PM和SOF的比排放量有所增加,CO和DS的比排放量有所减少;中小负荷工况分担率的增加导致了多种排放污染物比排放量的增加;乙醇的高汽化潜热使缸内温度变低是比排放量增加的主要原因。提高中小负荷的进气温度可以适当提高缸内温度,从而降低CO、HC、PM和SOF的比排放量,但NOx比排放量会有所增加。