含水乙醇汽油对发动机NO_x排放的影响

通过发动机台架试验,研究了燃用不同掺比的含水乙醇汽油对发动机NO_x排放及三元催化剂催化转化效率的影响。试验结果表明:发动机燃用含水乙醇汽油后怠速工况下催化器前NO_x排放下降,相比汽油E10,E20,E30的NO_x排放量分别降低64%,68%,69.5%;随着含水乙醇掺比的增加,NO_x的催化转化率降低,E10,E20,E30的NO_x催化转化率分别降低19%,24%,34%。含水乙醇汽油在低负荷时催化器前NO_x排放低于93号汽油,负荷加大后,燃用含水乙醇汽油的NO_x排放高于燃用汽油,NO_x排放由大到小依次为E20,E30,E10,93号汽油;E20的NO_x排放在中高负荷比93号汽油上升6%。在中高负荷工况,燃用含水乙醇汽油时催化器后的NO_x排放量要高于93号汽油,大负荷工况下,E10,E20,E30催化器后的NO_x排放量分别比93号汽油高15%,6%,29%;NO_x催化转化效率随着含水乙醇掺比的增大而降低,大负荷工况下E30的催化转化率约为93号汽油的92%。     

低压废气再循环(LP＿EGR)在汽油机上的应用

基于一台1.5L的进气道喷射增压(PFI)汽油机,在保持原机匹配好的VVT角度、喷油压力和喷油相位不变情况下,采用低压废气再循环(LP_EGR)。通过优化发动机参数得到:发动机在EGR区域能起到较明显的节油效果。在中低转速的中大负荷区域节油7%～20%不等;发动机的抗爆震性明显改善,点火角最多可提前13.75度曲轴转角(CA);大部分中低负荷工况的NOx排放减少约20%～60%,最大降幅约为100%。但约占工况18.4%的大负荷工况排放恶化,负荷越大恶化越严重;HC排放有明显的改善。大部分工况的HC排放减少约15%～75%,最大降幅约为86%。综上所述,LP_EGR可使该发动机的油耗、抗爆震性和HC排放有明显的改善。而NOx排放在中低负荷工况改善较多,但大负荷工况恶化。     

发动机燃用含水乙醇汽油的排气噪声及排放特性试验研究

在不改变发动机参数的情况下,在电喷汽油机上进行台架试验,对比分析了燃用含水乙醇汽油(E20W)和纯汽油(E0)的排气噪声、排气温度及排放特性。试验结果表明:相较于纯汽油,在低转速下燃用E20W产生的排气噪声要低于纯汽油,最大降低7.4%;在中、高转速时,二者产生的排气噪声相差不大;另外,燃用E20W的排气温度要高于纯汽油,平均增加5.3%;汽油机燃用E20W可以大幅降低HC和CO排放,分别平均降低10.4%和33.6%,但NO_x和CO_2排放升高。综合来看,含水乙醇汽油E20W可以直接应用于试验发动机,并能起到降低排气噪声和减排的作用。     

负荷控制方式对甲醇发动机性能影响的试验研究

在1台2L柴油机改装的点火式甲醇发动机上分别采用节气门、节气门联合EGR以及单纯EGR的方式来控制发动机负荷,试验负荷选择了全负荷的50%和75%,过量空气系数保持在1附近,调整点火角,进行动力性和排放性试验。研究发现:两种负荷下都是采用节气门联合EGR控制负荷时发动机的动力性和经济性最好;两种负荷下的HC排放随控制方式的不同而不同,但均为节气门控制负荷时HC排放最低;两种负荷下的CO排放随控制方式的不同而不同,但都是节气门控制负荷时CO排放最高;两种负荷下的NOx排放规律相似,均为节气门开度越大,NOx排放越低。     

摩托车发动机诊断分析系统在整车性能提升中的应用(2)

(上接2015年第1期)图9~图11为发动机前端补气中,发动机NO_x、HC和CO随二次补气管前端管长度的变化情况(发动机转速为6 900 r/min)。试验结果表明,前端管长度对NO_x排放的影响并不显著,而对HC和CO的影响较为明显,与原机相比,增长和缩短前端管长度都不利于高负荷条件下HC的排放控制,而对于中低负荷条件下的CO排放却有明显抑制作用。图12~图14为发动机后端补气中,发动机NO_x、     

发动机燃用生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的性能试验

为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1 400r/min和2 000r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10%和20%(体积比)的无水乙醇,测定了乙醇掺混比对发动机经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明:与纯柴油相比,生物柴油-柴油混合燃料的有效燃油消耗率上升,动力性略有下降,炭烟排放降低,而NO_x排放升高。随着乙醇掺混比的增大,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的有效燃油消耗率升高,小负荷时受乙醇汽化潜热的影响导致有效热效率下降,中等负荷时乙醇对有效热效率的影响不大,而大负荷时乙醇的高含氧量能够提高发动机的有效热效率。1 400r/min和2 000r/min全负荷条件下,发动机的最大功率随乙醇掺混比的增大而下降。在不同负荷条件下,随着生物柴油-柴油-乙醇混合燃料中乙醇掺混比的增大,发动机的炭烟、NO_x和CO排放逐渐降低,小负荷时乙醇的高汽化潜热导致HC排放明显升高。     

喷嘴开启压力对DISI甲醇发动机燃烧和排放的影响

在1台经过改装的1.99L自然吸气缸内直喷点燃式甲醇发动机上,进行了喷嘴开启压力对发动机有效热效率、燃烧及排放影响的试验研究。在发动机转速为2 000r/min的各负荷工况下,选取7.5 MPa,12.5 MPa和17.5 MPa 3个喷嘴开启压力进行试验分析。结果表明:随着喷嘴开启压力的降低,发动机有效热效率、最大缸内压力和放热率略微增加,但是在小负荷工况下降低喷嘴开启压力,HC排放和CO排放显著增加,在大负荷工况下提高喷嘴开启压力会使NOx排放显著增加。     

增压汽油机高原性能与排放仿真计算

利用GT-power软件建立某1.4 T增压汽油机模型,模拟在不同海拔下发动机外特性的动力性和经济性的变化情况,全负荷下HC,CO,NO_x比排放的变化情况。结果显示:在低速时,随海拔上升,汽油机的平均有效压力下降较大,最大达到42%;燃油消耗率在800~1 800 r/min下降比较明显,最高达10%;全负荷下CO比排放随海拔的上升整体呈下降趋势;全负荷下HC比排放随海拔的升高而升高;NO_x比排放在全负荷时随海拔上升呈现先增加后降低的趋势。     

酚类抗氧化剂抑制生物柴油氧化及对排放影响的试验研究

针对生物柴油氧化安定性较差、NO_x排放较高的问题,选用酚类抗氧化剂如迷迭香、茶多酚和丁基羟基茴香醚,分别添加到生物柴油中,测量了生物柴油在不同氧化时间下的过氧化值。在186F柴油机台架上,燃用添加不同抗氧化剂的生物柴油,测量了标定转速、不同负荷时的NO_x和HC排放。试验结果表明:与没有添加抗氧化剂的生物柴油相比,经过4 320h后,添加迷迭香的生物柴油过氧化值最大降低了0.028mol/kg,降幅近48%,生物柴油的氧化安定性得到明显改善;与B20调和生物柴油相比,添加迷迭香、茶多酚抗氧化剂的K1B20与K2B20调和生物柴油的HC排放的平均值有小幅升高,添加丁基羟基茴香醚的BHAB20调和生物柴油的HC排放平均降幅为25%;标定转速不同负荷时,添加抗氧化剂,NO_x排放均下降,在75%负荷时,添加迷迭香的K1B20相对B20的NO_x最大降幅为9.4%。3种抗氧化剂中,迷迭香抗氧化剂对于提高生物柴油氧化安定性和降低柴油机燃烧生物柴油NO_x排放的效果最好。     

汽油／柴油混合燃料对压燃式发动机预混燃烧及排放的影响EI北大核心CSCD

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料的预混合燃烧特性进行了试验研究,分析了汽油掺入比例、EGR以及喷油参数对发动机燃烧过程和排放的影响规律。结果表明:汽油/柴油混合燃料可有效延长燃烧过程的滞燃期,缩短燃烧持续期,有利于增大预混合燃烧量;提高汽油掺入比例,可有效拓展发动机实现预混压燃的负荷范围,能够在不引起NO_x增加的前提下显著降低排气烟度。采用汽油/柴油混合燃料配合EGR技术有利于同时降低NO_x及排气烟度,随着EGR的引入,NO_x排放呈线性下降趋势,且在低进气氧浓度条件下可实现较好的烟度排放。大负荷工况下,利用EGR和两段喷射协同控制策略,并合理匹配预喷参数,可在不降低热效率的情况下,进一步改善发动机的排放特性。     

重型柴油机冷EGR与VGT耦合优化试验研究

以1台重型柴油机为试验对象,基于台架试验结果,通过建立数学模型和评价标准,对各个工况下的EGR和VGT阀门开度组合进行优化。经各评价标准优化结果的比较,选取折中NO_x排放和烟度的标准作为最优方案,对其优化结果进行分析可知:相同转速下,随着负荷的增大,EGR阀门开度先增大后减小;中等负荷下,VGT阀门开度较小,随着转速的升高,阀门开度逐渐增大;NO_x及CO排放整体较低,大负荷和高转速工况下NO_x排放显著提升,低速大负荷工况下CO排放严重升高;中等负荷下,排气烟度极低,但低速大负荷工况下烟度迅速升高。     

汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机预混燃烧及排放的影响

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料的预混合燃烧特性进行了试验研究,分析了汽油掺入比例、EGR以及喷油参数对发动机燃烧过程和排放的影响规律。结果表明:汽油/柴油混合燃料可有效延长燃烧过程的滞燃期,缩短燃烧持续期,有利于增大预混合燃烧量;提高汽油掺入比例,可有效拓展发动机实现预混压燃的负荷范围,能够在不引起NO_x增加的前提下显著降低排气烟度。采用汽油/柴油混合燃料配合EGR技术有利于同时降低NO_x及排气烟度,随着EGR的引入,NO_x排放呈线性下降趋势,且在低进气氧浓度条件下可实现较好的烟度排放。大负荷工况下,利用EGR和两段喷射协同控制策略,并合理匹配预喷参数,可在不降低热效率的情况下,进一步改善发动机的排放特性。     

解放牌汽车CA-15型发动机燃用甲醇、汽油混合燃料M15时的排放性能研究

本文就解放牌汽车CA15发动机在燃用甲醇、汽油混合燃料M15(汽油85%、甲醇及助燃剂15%)与燃用纯汽油两种情况下,对排放性能所作的对比试验结果,作了全面而扼要的论述。试验结果表明,燃用M15与燃用汽油相比,发动机的经济性、动力性都有所改善,排放中的主要有害成分下降较多。全负荷时CO降低38%,HC降低39%;部分负荷时NO_x降低40%。排放法规外的特殊排放物质如甲醇、甲醛等有所增加,但就其绝对值而言仍是较低的。     

一种减少二氧化碳和氮氧化物排放的有效解决方案

燃油耗低和低速扭矩大的涡轮增压柴油机动力总成在欧洲轻型载货车市场占有较大份额。预计,全球二氧化碳(CO_2)排放法规和用户对燃油价格的期望,会进一步迫使发动机提高燃油效率。但是,法规对氮氧化物(NO_x)和颗粒排放的限制可能会进一步增加柴油机动力总成的成本。对价格敏感度最高的1 400 kg以下紧凑型车型需要寻求一种替代方案,以面对CO_2排放限值的挑战,并保持对用户的吸引力。对小型化和降低转速的汽油机理念进行了研究,与此同时,通过提高平均有效压力来满足性能要求,以保持车辆良好的操控性能和起动性能。解决这一问题的关键措施是采用汽油直接喷射燃油系统。因为缸内汽油直接喷射和对进气进行分开控制,可以在不增加碳氢排放的情况下增强扫气效果。缸内汽油直接喷射还具有冷却充量的好处,有利于避免增压发动机的爆燃现象。研究了汽油直接喷射的几种可选方案,包括多孔式和单孔轴针式喷油嘴,以及侧向布置与中央布置的对比。对排量减小至1.2 L的涡轮增压3缸机和4缸机的基本结构进行了研究。减少气缸数有利于改善碳氢排放、热损失和扫气效率。从安装和成本方面考虑,减少气缸数也有一定好处,其次要考虑的是排气后处理系统。理论当量比燃烧涡轮增压直接喷射汽油机可以采用传统的三效催化转化器,故成本最低。分层燃烧直接喷射汽油机预计需要附加稀燃NO_x捕集器,而满足欧6标准的柴油机则需要附加柴油颗粒过滤器(DPF),并可能要采用NO_x后处理系统。虽然,目前对满足欧6 NO_x排放标准的后处理系统尚不了解,但增加的DPF、带稀燃NO_x捕集器的DPF,或带尿素选择性催化还原的DPF系统,都会使发动机在成本和安装方面面临挑战。对3缸涡轮增压直接喷射汽油机和其他发动机在降低CO_2排放与系统成本之间的价值权衡进行对比分析,并给出了结论。分层燃烧涡轮增压直接喷射汽油机与进气道燃油喷射4缸基本型汽油机相比,其CO_2排放量减少22%以上。采用可变气门驱动装置和传统三效催化转化器的理论当量比燃烧直接喷射汽油机的CO_2排放有可能减少18%。在欧6排放水平下,理论当量比燃烧涡轮增压直接喷射3缸汽油机动力总成具有理想的使用价值。在无稀燃后处理系统的情况下,如果3缸涡轮增压柴油机能满足NO_x排放标准的要求,则其价值能与汽油机的相当。因发动机本身NO_x排放较高而需要采用稀燃后处理系统的动力总成劣势明显。基于紧凑型汽车对价格的敏感性,根据价值分析预测,3缸涡轮增压直接喷射汽油机符合动力总成的选择要求。     

点火角对汽油混氢发动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四缸汽油机上,就点火角对汽油中掺混氢气时发动机性能的影响进行了试验研究.试验中发动机转速恒定在1 400r/min,混氢时通过调整氢气喷射脉宽使进气中氢气的体积分数为3%,同时调整汽油的喷射脉宽使混氢和不混氢两种条件下,发动机过量空气系数均保持在1.2.试验结果表明,与原机比较,混氢后发动机平均有效压力最大时的点火角延迟,燃烧持续期缩短,点火角相同时,HC和CO排放降低,但NOx排放有所增加;混氢时,随着点火提前角的增加燃烧速度明显加快,而排放物的变化趋势与原机相同:HC与NOx排放升高,而CO排放降低.     

发动机爆震控制系统

点火提前角是影响发动机动力性和经济性的重要指标,为了获得最大功率和最佳的经济性,需要加大点火提前角。但点火过于提前,又会引起燃烧爆震。爆震危害之一是噪声大,二是可能使发动机损坏,在大负荷条件下,这种可能性更大。因此,现代汽车一般都有爆震控制系统。 一、爆震控制系统对发动机性能的影响     

基于PEMS的混合动力客车发动机启动/停止对排放影响的研究

在中国典型城市公交循环工况下,采用车载排放测试技术,以纯柴油模式的怠速排放水平作为比较基准,对某一大型混合动力客车发动机的启动/停止(S/S)对排放特性的影响进行了研究.试验结果表明:从排放总量上看,混合动力汽车的HC、CO、NO_x、CO_2和PM的排放量都比纯柴油模式低;而混合动力模式S/S阶段的HC、CO和NO_x的排放量要比纯柴油模式怠速排放量低;但是PM排放量相反,混合动力发动机在启动和停止时都出现排放峰值;从控制PM排放量来说,该混合动力客车停机时间应长于7s.     

负荷、预喷与主喷时刻对柴油机富氧燃烧的影响

柴油机热效率高,动力性能优越,广泛应用于汽车和工程机械中。但由于柴油机扩散燃烧的特点,容易在燃烧室的局部形成过浓区域,使其碳烟排放一般较高。针对柴油机碳烟排放的问题,通过改变进气中氧气的体积分数,实现了柴油机富氧燃烧。在氧气体积分数分别为21%,23%,25%,27%,29%的条件下,试验研究了在不同的负荷、不同主喷时刻和预喷时刻下柴油发动机燃烧和排放特性。研究结果表明:在所研究的负荷范围和主喷、预喷时刻条件下,随着进气氧浓度提高,预喷放热提前,放热峰值提高;主喷放热略有提前,放热峰值基本不变;NO_x排放显著增加,且指示热效率提高;在小负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期基本不变,排气烟度变化不大,但燃烧效率明显改善;在大负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期明显缩短,燃烧效率变化不大,排气烟度在进气氧浓度达到25%之前,随着进气氧浓度的提高而明显降低,进一步增加进气氧浓度对排气烟度的影响不再显著;随着主喷时刻的提前,排气烟度降低,NO_x排放略有升高,热效率增加;预喷时刻变化对发动机燃烧排放特性的影响较小。     

正丁醇预混合气对轻型柴油机热效率和排放的影响

对1台轻型柴油机进气道进行改装,从而在进气道中形成均质丁醇预混合气。研究了在不同工况下正丁醇预混比对发动机指示热效率和排放的影响。研究结果表明:随着丁醇预混比例的增加,发动机指示热效率呈现上升的趋势,转速为3 350r/min,平均指示压力为1MPa时指示热效率的提升率达到最大为4.3%;压力升高率过大,限制了在大负荷条件下使用更高的丁醇预混比例;随着丁醇预混比例的增加,发动机soot和NO_x排放明显改善,而CO和HC排放均随着丁醇预混比的增加而增大。     

基于内窥镜的汽油发动机喷水可视化研究

设计了高速内窥镜系统,对汽油发动机进气道内的水雾喷射过程进行了可视化研究。对比了两种喷水器布置、不同喷水时刻和不同喷水压力下的水雾喷射过程,并结合台架数据分析了这些因素对发动机燃油消耗率和NO_x排放的影响。结果表明,在3 000 r/min@1.4 MPa工况下,使用3∶10的水油质量比,发动机喷水后燃油消耗率降低约3%,NO_x排放降低约20%。喷水器结构和布置方案对喷水效果影响不大。喷水时刻影响水雾进入缸内蒸发冷却的过程,不同喷水时刻下发动机燃油消耗率略有差异,NO_x排放变化趋势与燃油消耗率相反。喷水压力影响水滴雾化和运动过程,高喷射压力下雾化变好,但会使水滴在进气道内提前蒸发,反而降低其对缸内的冷却效果,试验在0.8 MPa喷射压力下燃油消耗率最低,而NO_x排放随着喷射压力的升高逐步降低。