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。     

乙醇混氢发动机怠速性能的试验

利用进气混氢来改善乙醇发动机的怠速性能.试验在加装了电控氢气喷射系统的4缸点燃式内燃机上进行,在怠速条件下,逐渐增加氢气的喷射脉宽,研究混氢对乙醇发动机怠速性能的影响.在各种混氢分数下,减小乙醇喷射脉宽,使混氢前后的混合气始终保持在理论过量空气系数附近.结果表明,随混氢分数的增加,发动机热效率提高,燃料燃烧速度加快,循环变动降低,混氢后发动机HC排放降低但NOx略有升高,CO随混氢分数的增加先降低而后又有所升高.进气混氢有利于降低乙醇发动机的乙醛排放,当混氢能量分数由0%提高至13.84%时,乙醛排放降低约37.4%.     

添加剂对汽油机油耗及排放影响的试验研究

针对汽油机热效率较低的问题,将两种汽油添加剂M1、M2分别以体积分数1‰和2‰添加到汽油中,在发动机试验台架上考察了两种添加剂对发动机油耗率、缸压、瞬时已燃燃料质量分数(MFB)和排放的影响.试验结果表明:加入添加剂后发动机平均油耗率比原机有所降低,加入1‰体积分数M1后发动机平均节油率达到3.41%.添加剂M1的节油效果比M2明显,但当添加量大于2‰时,发动机在高负荷出现爆震.加入该添加剂后发动机缸压峰值升高,缸压和MFB峰值所对应的发动机曲轴转角提前.同时,加入两种添加剂能够改善发动机在中低负荷阶段的HC、CO排放,但NOx排放比原机有所增加.     

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.     

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.     

二甲醚对乙醇内燃机性能的影响

对乙醇掺二甲醚点燃式内燃机的性能进行研究.试验在加装了电控二甲醚喷射系统的内燃机上进行,从而保证乙醇与二甲醚能同时喷入进气道.在转速为1 800 r/min、进气道绝对压力为61.5 kPa、过量空气系数分别为1.0及1.1的条件下,通过逐渐增加二甲醚的喷射脉宽,使二甲醚占进气的体积分数从0加至3%.结果表明:随掺二甲醚体积分数的增加,内燃机指示热效率提高,循环变动降低,CO、HC排放降低,但NO_x略有升高.     

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.     

停缸对混氢汽油机怠速燃烧过程的影响

通过一套自主开发的电控单元调整氢气和汽油的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数(φH2)由0%逐渐增加至6.5%左右,同时减少汽油的喷射脉宽,使工作缸中混合气的过量空气系数始终保持在1.0附近.通过该电控单元还可以切断指定气缸的氢气与汽油供给,从而实现停缸控制.试验结果表明,φH2相同时,停缸后发动机充气效率提高,火焰发展...     

添加剂对车载制氢机制氢效率影响的实验研究

针对掺氢汽油机汽车使用的车载制氢机效率偏低问题,在制氢机性能实验台上研究加入添加剂对制氢机效率的影响。在电解电流为40 A,初始温度为23.7 ℃,初始压力为0.1 MPa条件下,对电解质量分数分别为20%、30%和40%的KOH溶液与其对应单位体积中含有0.3 g重铬酸钾KOH溶液的电解电压与制氢效率进行比较。实验结果表明：在质量分数分别为20%、30%和40% KOH溶液中加入重铬酸钾电解电压分别降低0.16 V、0.19 V和0.09 V,制氢效率分别提高2.14%、2.78%和1.46%,制氢效率比分别提高5.23%、6.71%和3.47%;在质量分数为30% KOH溶液中加入重铬酸钾效果最好,可以有效提高制氢效率。     

混氢体积分数对汽油机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的发动机上就过量空气系数为1.1时进气混氢体积分数对发动机性能的影响进行了试验研究。在发动机转速为1 400 r/min的条件下,调整了氢气的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数依次为01、%、3%4、.5%和6%。试验结果表明:混氢后发动机制动热效率升高,在混氢体积分数为6%时,发动机制动热效率比纯汽油机时平均提高14.53%;滞燃期与快速燃烧持续期缩短;缸压峰值增加,缸压峰值位置所对应的曲轴转角提前;发动机循环变动降低。在混氢体积分数较小时,CO排放随混氢比的增加而减少,但混氢体积分数为6%时的发动机CO排放有所升高;混氢后发动机HC排放减少,但NOx排放有所增加。