缸内直喷汽油机复合燃烧技术

针对缸内直喷汽油机(GDI)存在的主要排放未燃HC和NOx问题,提出了燃烧理论空燃比的复合喷射燃烧技术,运用了废气再循环(EGR)分层技术.复合喷射通过稳压腔辅助喷射燃油和缸内直接喷射燃油,使缸内形成准均质混合气,以满足各种工况下GDI对混合气的要求.在负荷由小到大直至满负荷的范围内都可避免出现过稀区、过浓区,这利于燃烧并减少HC排放;利用在进气管上设计的独特的废气通道,通过滚流分层充气方法,将进气冲程再循环的废气和油气分层,以形成废气-油气-废气馅饼状分层,从而提高了废气再循环率,降低了NOx排放.两种技术的结合,可以解决GDI发动机存在的主要排放问题.实验证明:复合燃烧系统与EGR分层充气技术的有效结合,可以在各种工况下降低NOx排放,降低量为61%;可以降低冷启动时的HC排放,降低量至少为50%.     

稀燃汽油机Nox排放控制的实验研究

开发了一套适用于稀燃汽油机的电控节气门系统以配合NOx吸附 还原催化转化器的再生过程.该系统对节气门开度以及点火提前角施以相应的特殊控制,以满足NOx吸附 还原催化转化器的工作要求,同时保持输出功率的稳定.将稀燃NOx吸附 还原催化转化器配合三效催化转化器应用于丰田8A16气门EFI发动机进行稀燃匹配实验,大大降低稀燃发动机的NOx排放,NOx排放最低可达50×10-6,最高转化率达91%.发动机浓稀转换频率越低,NOx排放越高,但其对NOx排放总体影响不大;负荷对NOx排放的影响较大,负荷越大,NOx排放越高.     

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％。     

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．     

基于神经网络的车用汽油机稳态排放特性建模研究

车用汽油机稳态工况下废气排放与汽油机转速、负荷、空燃比和点火正时等影响因素之间是非线性关系 ,通过对汽油机试验排放数据的学习 ,建立起描述车用汽油机废气 HC,CO,NOx 排放与上述因素之间关系的 BP神经网络模型 ,该模型可用于排放预测和实时控制     

废气再循环对汽油缸内直喷汽油机燃烧和排放的影响

为降低汽油缸内直喷(GDI)发动机污染物排放,试验研究了中小负荷下废气再循环和过量空气系数对缸内直喷汽油机燃烧及排放的影响规律。研究表明:加入废气再循环(EGR)能显著降低缸内峰值压力;且过量空气系数小于1时,废气对燃油的蒸发雾化起积极作用,使燃烧持续期增大;但燃烧放热率降低。EGR能显著降低直喷汽油机的NOx排放,但对CO排放的影响较弱。过量空气系数小于1时,EGR对HC排放的影响较明显,HC排放随EGR率增大而减小。随过量空气系数的增大,EGR对HC排放的影响逐渐降低。总体来看,当过量空气系数小于1时,EGR对缸内直喷汽油机的燃烧和排放影响较明显,废气的稀释和热容作用起重要作用。EGR的加入,降低了GDI汽油机核态颗粒物的排放;随EGR率增大,PM排放降低。当过量空气系数大于1后,EGR对缸内直喷汽油机的燃烧和排放的影响逐渐减弱。     

天然气掺氢发动机性能与排放试验

为了分析天然气掺氢燃料对发动机动力性、经济性和排放性的影响,在一台电控单缸天然气发动机上开展了体积掺氢比分别为15%、20%和25%的天然气掺氢燃料的试验和过量空气系数对发动机性能的影响试验.结果表明,在特定发动机工况下,随着掺氢比的增加,缸内最高压力随之增加;NOx排放量增大,而HC、CO排放量降低;有效燃气消耗率降低.试验结果也表明稀燃可以改善发动机的排放性能.     

EGR对GDI汽油机燃烧和排放的影响

为降低GDI发动机污染物排放,试验研究了中小负荷下废气再循环和过量空气系数对缸内直喷汽油机燃烧及排放的影响规律。研究表明：加入EGR能显著降低缸内峰值压力,且过量空气系数小于1时,废气对燃油的蒸发雾化起积极作用,使燃烧持续期增大,但燃烧放热率降低;EGR能显著降低直喷汽油机的NOx排放,但对CO排放的影响较弱;过量空气系数小于1时,EGR对HC排放的影响较明显,HC排放随EGR率增大而减小;随过量空气系数的增大,EGR对HC排放的影响逐渐降低。总体来看,当过量空气系数小于1时,EGR对缸内直喷汽油机的燃烧和排放影响较明显,废气的稀释和热容作用起重要作用;EGR的加入,降低了GDI汽油机核态颗粒物的排放,随EGR率增大,PM排放降低。当过量空气系数大于1后,EGR对缸内直喷汽油机的燃烧和排放的影响逐渐减弱。     

控制稀燃汽油机NOx排放实验

对一台 1. 342L稀燃汽油机的NOx排放进行研究.机内净化和排气后处理并行,一方面采用稀燃、快燃(滚流)和推迟点火的可控燃烧新方案来降低NOx的机内排放;另一方面采用原位合成的分子筛稀燃催化器Cu ZSM5对NOx排放进行后处理.在稀燃发动机典型工况下,燃油经济性较原机改善 14. 800时,NOx的排放最低可以达到 133×10-6.排气温度处于 220~450℃之间时,NOx的排放均处于 250×10-6以下.     

含Ni或Co双金属ZSM5催化剂的汽油机排放试验

为控制稀燃汽油机NOx排放,在汽油机稀燃排气条件下,试验考察NiCu-ZSM5、CuCo-ZSM5等双金属分子筛催化剂的活性规律.结果表明:双金属交换分子筛催化剂的高活性温度窗口较宽,NOx最高转化率明显提高,并出现了几个不同的NOx转化率的峰值;空燃比为19时,NiCu-ZSM5催化剂在255℃条件下NOx的最大转化率为43.9%,空燃比为17时,CuCo-ZSM5在255℃条件下NOx的最大转化率达到41.6%;在催化反应过程中出现了CO浓度增加的阶段,表明此时HC是NOx的主要选择还原气体.     

EGR对甲醇HCCI发动机燃烧与排放的影响

针对均质压燃燃烧难以控制的问题,在一台发动机上,改装进排气系统,并加装均质混合气供油系统和进气加热系统,研究了外部EGR（废气再循环）对甲醇HCCI（均质充量压缩着火）燃烧与排放特性的影响。结果表明：外部EGR对甲醇HCCI燃烧过程和排放都有显著的影响,随EGR率的增加,CA10、CA50逐渐推迟,燃烧持续期逐渐延长,但影响的程度因混合气浓度的不同而变化;HC和CO排放逐渐增加,且增加的幅度逐渐变大;NOx排放仅在混合气较浓时存在（过量空气系数小于1.5时）,且随着EGR率的增加迅速下降。     

深度废气再循环对二甲醚发动机性能及排放的影响

在一台两缸二甲醚发动机上开展了不同废气再循环(EGR)率下发动机的性能和排放特性研究,测量了不同工况下发动机的油耗,HC、CO和NO_x的排放.研究表明:二甲醚发动机可承受的最大EGR率接近60%,但在高负荷时,过大的EGR率会导致发动机燃油消耗率显著升高;EGR率对发动机的NO_x排放量影响很大,随着EGR率的增加,发动机的NO_x排放量大幅度下降,高负荷时下降幅度更大;EGR率增大,HC和CO排放增加,高负荷时增加的幅度更大,特别是当EGR率超过一定范围时,EGR率的增大会引起HC和CO排放的急剧增加;低负荷时,最佳EGR率应保持在30%左右,而高负荷时,应采用较小的EGR率.     

边界参数对HCCI发动机燃烧影响的模拟研究

为了研究边界参数对柴油均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程的影响,应用CHEMKIN化学动力学软件包中的SENKIN程序以及正庚烷(n-heptane)氧化反应简化模型,模拟了不同进气温度、进气压力和当量比等边界参数对HCCI发动机燃烧及排放特性的影响.结果表明,在相同当量比条件下,增压可以拓宽HCCI发动机负荷工况范围,同时保持氮氧化物排放基本不变;过浓或过稀的混合气导致CO排放增加;混合气浓度分层增加NO排放.     

废气入射管道参数对缸内EGR分层的影响

为了在某款摩托车汽油机缸内实现废气再循环 (exhaust gas recirculation,EGR)分层以减少泵气损失,降低NO_x排放,将原有的进气旁通系统改造为EGR系统,使用GT-POWER模型求解出3 000 r/min、60 mg进气量工况下废气入射管道以及进排气道的边界条件和初始条件,并将这些条件导入发动机的CONVERGE模型中进行计算,通过对比不同废气入射管径、不同安装角度、不同安装距离条件下的缸内流动特性、缸内速度场以及缸内废气质量分数分布,确定了最佳废气入射管道参数。结果表明：在3 000 r/min、60 mg进气量工况下,当废气入射管径为5 mm,入射角度为17.5°,安装距离为22 mm时,气缸内能实现EGR分层。     

发动机催化燃烧多维数值模拟

将发动机三维CFD程序KIVA-3V与化学动力学程序CHEMKIN Ⅲ及DETCHEM相耦合,模拟了催化燃烧对均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程及排放的影响.发动机以甲烷为燃料,其表面和空间氧化反应采用了详细的动力学机理.利用此模型分析了活塞顶催化剂铂(Pt)或铑(Rh)涂层对HCCI发动机着火时刻、缸内温度场及HC、CO、NOx 排放的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx 的排放;在相同工况下,相比催化剂Pt,催化剂Rh使HCCI发动机着火时刻提前的幅度要大,同时HC的排放要低,但CO及NOx 的排放要高.     

高低压废气再循环对直喷增压汽油机影响的实验研究

在某型直喷增压汽油机上分别进行高压废气循环和低压废气循环实验研究。在中低转速部分负荷下对比了发动机燃烧、油耗、排放的相应变化并分析原因。结果表明,随着废气再循环率的上升,在两种不同废气再循环布置方式下,都出现了缸压峰值降低、相位滞后且爆燃裕度提高的情况。其中,低压废气循环对缸压峰值影响效果更明显,相较于高压废气循环进一步下降约20%。两种废气再循环布置方式对中低转速部分负荷下排放有改善,且趋势基本相同。CO排放基本不变。碳氢化合物排放增加,但随着转速的上升,该增加趋势减缓。转速越低,NOx排放降低越明显。     

废气再循环时增压柴油机性能和排放的模拟计算

采用模拟计算技术研究废气再循环对柴油机性能和排放的影响，并通过实验加以验证。模拟计算和实验结果均表明废气再循环可以显著降低NOx排放，同时对柴油机性能也产生影响。柴油机的NOx排放随着EGR率的增加而显著降低，但柴油机的运转参数对废气再循环的作用也有一定影响，不同负荷时NOx排放的变化情况不同，柴油机性能的变化也不同。在高负荷时，NOx排放下降较明显，同时柴油机性能恶化也较严重。同时经实验验证，使用GT－POWER软件建立的计算模型有足够的计算精度，能够准确预测柴油机性能和排放。     

Flexible fuel engine based on multi-combustion control technologies

Diesel engines have high thermal efficiency, highdurability and low maintenance costs and are used every-where in the world. However, its poisonous NOx and par-ticulate emissions are harmful to human beings and envi-ronments. How to simultaneously reduce …     

缸内直喷式汽油机燃用化学计量比混合气的试验

将一台TY1100柴油机改装为缸内直接喷射汽油机，当发动机运行在不同负荷工况下，采用不同的混和气浓度分布，实现了部分负荷采用分层燃烧以获得发动机的经济性，全负荷采用化学计量比混合气，实现了均质预混和燃烧以获得发动机的动力性．台架试验表明，燃油消耗量能降低6％，UBHC排放能降低31％，NOx排放能降低10％．     

涡轮增压柴油机利用进排气管压力波动的废气再循环系统计算

提出了采用单向阀利用进排气压力波动的废气再循环（EGR）系统,应用一维非定常流动模型对该系统进行了模拟,并以此计算比较了该单向阀EGR系统的不同方案,分析了有无EGR冷却器,EGR冷却器与单向阈的相对位置,EGR管布置形式等对系统EGR率,泵气损失等的影响。