乙醇汽油发动机非常规排放及其催化转化的研究

利用气相色谱-氦离子化快速检测方法,研究了一台多点电喷汽油机分别燃用乙醇汽油混合燃料(乙醇的体积分数分别为0%、10%、20%和85%,记为E0、E10、E20和E85)时的非常规醇醛排放特性及其催化转化特性.研究结果表明:与汽油机相比,E10和E20混合燃料发动机的甲醛、乙醛和乙醇排放随乙醇掺混比的增加而增加,而E85混合燃料发动机的甲醛、乙醛排放增幅略小,约为E0发动机的1.6倍和2.4倍,乙醇排放却大幅增加,约为E10混合燃料发动机的35倍;随负荷的增加,乙醛排放整体呈增加的趋势,E10和E20混合燃料发动机的乙醇排放降低,而E85混合燃料发动机的乙醇排放却增加;普通的三效催化器对乙醛、乙醇排放的转化效率均在75%以上,但对甲醛的转化效果不佳,对E20和E85混合燃料发动机甲醛排放的转化效率低于30%.     

甲醇-汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响

通过汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料（其中甲醇的体积分数为109／6，汽油的体积分数为90％，简称M10燃料）和汽油的对比试验，研究了M10燃料对汽油机性能和排放的影响，并用气相色谱仪测量了尾气中的甲醇和甲醛排放．试验研究表明：汽油机燃用M10燃料对汽油机动力性影响不大，但汽油机有效热效率和燃油经济性提高，排温有所降低；CO和HC排放减少，NOx排放与燃用汽油时相当；甲醇和甲醛排放增加．排气经三效催化转化器后，CO、HC和NOx排放可以被控制在与常规汽油机排放相当的水平，甲醇和甲醛排放可以被控制在接近零排放的水平．     

乙醇汽油发动机排放特性研究

在一台JL368Q3多点电喷汽油机上，开展了乙醇汽油（不同掺混比）发动机排放特性的研究，并用GC2010气相色谱仪测量了排气中未燃醇醛的排放浓度．试验结果表明：在发动机运转参数相同的条件下，燃用E10、E20（乙醇的体积分数分别为10％、20％）混合燃料时，发动机的CO和NOx排放有了较好的改善，降幅可分别达到15％和5％，但在高负荷时发动机的HC排放增加；乙醇汽油发动机排气中的醇醛排放随发动机的转速和负荷增加而增加，其中乙醛排放随燃料中乙醇含量的增加而增加；经过三效催化转化后，乙醇汽油发动机的醇醛在大部分工况下可以实现零排放．     

掺混乙醇对汽油机排放和三效催化转化器性能的影响

基于发动机台架实验系统,研究了掺混(体积比)10%和30%乙醇对汽油机排放和催化转化器性能的影响。结果表明,掺混乙醇导致排气NOx,碳氢化合物(THC)和CO浓度降低,但乙醛和乙醇浓度增大。而且掺混量越高,这种作用越显著。负荷为9.3～44.4kW时,NOx,THC和CO排放浓度的最大降幅分别为6.5%,26%和19%,乙醛和乙醇的最大排放体积分数分别为97×10-6和64×10-6。以铂和铑为主要活性物质的三效催化转化器具有优异的乙醛净化效果,但净化乙醇效率较低。     

丁醇汽油对发动机性能影响的实验研究

以93#无铅汽油为基础油,按照体积分数配制出20%的丁醇-汽油混合燃料,研究了电喷汽油机在不作改动的情况下燃用高掺混比丁醇-汽油混合燃料时的动力性和经济性变化情况.研究结果表明,在不改变汽油机任何参数的情况下,与原汽油机相比,20%体积掺混率的丁醇-汽油混合燃料动力性相差不大,低转速性能还稍有提高,而CO和HC的排放则有明显的改善.     

异丁醇汽油混合燃料发动机非常规排放研究

采用汽油机试验台架,结合气相色谱分析技术,对异丁醇-汽油混合燃料的7种非常规排放气体进行了定性和定量分析.结果表明,随着异丁醇掺烧比例的增加,甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、丙醇、苯等的排放呈下降趋势,异丁醇的排放呈上升趋势.异丁醇的添加,使混合燃料的非常规排放物中甲醛、乙醛、苯和醇类排放降低,且减低幅度较大,其中,I50的甲醛排放降低幅度为68.9%~94.9%;I50的乙醛排放降低幅度为93.5%~99.3%;I50的苯排放降低幅度分别为46.1%~76.7%;异丁醇汽油混合燃料的非常规排放性能良好.异丁醇与汽油混合燃料的非常规排放特性研究为异丁醇作为汽油添加燃料的应用推广提供参考.     

利用三效催化器控制汽油机稀薄燃烧NOx的排放

为降低汽油机稀薄燃烧NOx排放,研究了采用三效催化器的控制策略,分析了三效催化器在略高于当量 空燃比的稀薄燃烧条件下对NOx转化效率急剧下降的原因,从而提出了在较高空燃比的稀薄燃烧条件下利用三效 催化器控制稀薄燃烧NOx排放的策略,并进行了试验研究．在对三效催化器储氧机理分析基础上,进一步提出了一 种在空燃比浓稀变换条件下利用三效催化器控制NOx排放的策略,该策略大大降低稀薄燃烧汽油机的NOx排放; 通过试验对浓稀循环数和浓稀比例进行了优化．结果表明,稀薄燃烧时NOx转化效率可达45％,稳态NOx排放可 降至200×10-6以下．     

异丁醇汽油混合燃料发动机燃烧排放特性研究

将体积分数为10%、20%、30%、40%、50%的异丁醇与体积分数为90%、80%、70%、60%、50%的汽油混合组成5种异丁醇汽油混合燃料,结合纯汽油,在一台四缸汽油机上进行发动机燃烧排放的研究和对比.结果表明:汽油机燃用合适比例异丁醇汽油混合燃料的功率和扭矩与燃用纯汽油时基本相当;燃用混合燃料的燃油消耗率和等效燃油消耗率略有增加,能量消耗率多数转速下低于纯汽油;混合燃料的CO、THC和NO_x排放与燃用纯汽油时相比均有不同程度的降低,但混合燃料的CO_2排放和排烟温度有所增加.     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的性能与排放研究

为了给柴油／乙醇混合燃料的应用提供试验和理论依据，进行了柴油机燃用柴油／乙醇混合燃料的性能与排放研究，研究结果表明：随着燃料中乙醇掺混比例的增加，有效燃油消耗率有所增加，但当量柴油有效燃油消耗率降低，有效热效率增加；在掺混比例较高时，需要添加十六烷值改进剂提高混合燃料的十六烷值；在同一工况下，发动机排气烟度随乙醇的加入而减少，NOx排放则无明显的增加；排气烟度的下降率随含氧量的增加而增大，未添加十六烷值改进剂时升高的幅度小于添加十六烷值改进剂后．减小供油提前角，NOx排放下降，排气烟度增加。     

甲醇对甲醇汽油混合燃料发动机碳氢排放贡献率的定量研究

在一台JL368Q3型汽油机上,通过考察发动机燃用体积分数分别为10%、20%和85%的甲醇汽油混合燃料时甲醇和碳氢(HC)的排放特性,研究了甲醇和汽油各自的排放率随发动机排气温度的变化规律和甲醇掺混比的影响,以及甲醇对发动机碳氢排放的贡献率。试验结果表明:甲醇掺混比对甲醇排放率的影响不大,在各掺混比下,甲醇排放率均不超过8g/kg,且随发动机排气温度的升高呈现指数降低的趋势;汽油的碳氢排放率比甲醇排放率高一个数量级,甲醇体积分数为10%时发动机的碳氢排放率在中高负荷时最低,约为40g/kg;在各甲醇掺混比下,汽油均是发动机碳氢排放的主要来源,甲醇对发动机碳氢排放的贡献率不超过8%。     

汽油机燃用甲醇及甲醇汽油的性能研究

为了研究汽油机燃用甲醇及甲醇汽油的性能,在一台4G15S汽油机上对甲醇及不同体积比例甲醇汽油的动力性、经济性和排放特性进行了对比试验。结果表明:与燃用93#汽油相比,M15、M85及M100功率增加;M15有效燃料消耗率平均上升4.43%、M85平均上升46.53%、M100平均上升57.26%;M15、M85及M100的HC与CO排放随甲醇体积比例增加而降低;而甲醛排放随甲醇体积比例增加而明显增加。     

鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化氧气氧化乙醇

制备了鸡蛋白固载四苯基双铁卟啉催化剂,用紫外可见光谱(UV-Vis)及傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)技术对其进行表征.研究了固载催化剂催化氧气氧化乙醇选择性生成乙醛和乙酸的能力,并对固载催化剂及纯鸡蛋白的催化能力比较.实验结果表明:在最佳反应条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉催化乙醇氧化的转化率为18.43%,选择性(乙醛+乙酸)是63.5%.在相同条件下,鸡蛋白四苯基双铁卟啉比鸡蛋蛋白的催化活性高.固载的金属卟啉和鸡蛋白中的转铁蛋白共同起催化作用.     

鸡蛋黄四(4-甲氧基)苯基铁卟啉催化氧气氧化乙醇

制备了固体鸡蛋黄(HEY)及其固载四(4-甲氧基)苯基铁卟啉Fe T(4-CH3O)PP催化剂,用傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)技术对其进行表征,并研究催化剂催化氧气氧化乙醇选择性生成乙醛和乙酸的能力。在同等催化反应条件下,固体鸡蛋黄及其固载铁卟啉催化剂的催化能力分别为:乙醇的转化率:15.01%和16.46%,主要产物的摩尔产率:8.60%和11.15%。结果表明:鸡蛋黄四(4-甲氧基)苯基铁卟啉的催化能力比鸡蛋黄的高。其原因可能是固载的金属卟啉和鸡蛋黄中的卵黄高磷金属蛋白协同进行催化作用。     

用吸附还原与三元催化器组合降低富氧汽油机NOx的排放

采用稀燃技术虽可大幅改善汽油机的燃油经济性和排放性，却因稀燃的富氧燃烧使NOx降低较少．为此，采用吸附还原催化转化器与三元催化转化器的不同组合方案，对一台电控燃油喷射16气门稀燃汽油机进行了降低富氧条件下NOx排放的试验研究．试验结果表明：三元催化转化器位于吸附还原催化转化器之前的布置方案具有最好的降低稀燃汽油机NOx排放的效果．在该试验条件下，NOx催化转化率最高可达到97．3％。     

甲醇汽油发动机醇醛排放特性及其影响因素研究

在一台JL368Q3汽油机上分别燃用汽油和M10(甲醇、汽油体积比为1∶9)甲醇汽油混合燃料,并利用气相色谱仪(氦离子化检测器)实验研究了甲醇和甲醛的排放特性及点火提前角对醇、醛排放的影响.结果表明,甲醇排放来源于燃油,其受最高燃烧温度影响较大,该排放将随着发动机转速和排气温度的升高而降低.甲醛由碳氢和甲醇在排气管中经氧化而生成,其排放量随着发动机转速和排气温度的提高而增加.汽油机的甲醛排放量随着转矩的增大先增后减,在中、高负荷时,M10发动机甲醛排放量为汽油机的1.5～4.5倍,随着发动机转速的提高,这2种负荷下的甲醛排放量差距减小.     

车用汽油替代燃料生命周期能源消耗和排放评价

建立了石化汽油、乙醇、甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气等汽油替代燃料生命周期能源消耗和排放评价模型,提出汽油替代燃料生命周期净能源外部成本指标,并进行生命周期能源消耗和排放评价.结果表明,与汽油比较,乙醇、煤制甲醇的生命周期净能源外部成本升高,天然气制甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气的生命周期净能源外部成本降低.从降低生命周期净能源成本角度出发,天然气制甲醇、液化石油气、液化天然气、压缩天然气是优先选择的汽油替代燃料.     

燃料特性和工况对直喷汽油机微粒排放的影响

在一台四缸增压直喷式汽油机上研究了其微粒粒径分布特性,考察了燃料属性(T90温度、乙醇添加)、发动机运行工况参数(负荷、点火时刻等)、喷射策略(喷射时刻、2次喷射)对微粒粒径分布以及微粒数目的影响规律.研究发现:T90温度对微粒排放有显著的影响,T90温度升高,微粒排放增加;增压直喷式汽油在中等负荷下的微粒排放浓度最高,在大负荷下由于轨压升高和高温排气的氧化,最大微粒排放浓度反而减小;汽油中添加10%的乙醇可以使得微粒排放适度减少;较早的喷射时刻使得燃料蒸发时间延长,混合气更加均匀,有助于减少微粒排放;而2次喷射有助于抑制微粒排放,选择合适的第2次喷射时刻,可使其抑制效果最佳;点火时刻对微粒排放影响显著,推迟点火可以减少直喷式汽油机的微粒排放.