缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性

采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台缸内直喷国Ⅳ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究．结果表明：缸内直喷汽油机排气颗粒物呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布,仅怠速工况呈核态单峰分布．随转速升高,总颗粒物数浓度在部分负荷下逐渐降低,外特性先降低后升高;随负荷增加,总颗粒物数浓度在中、低负荷下逐渐降低,满负荷时急剧增加．随转速升高,核态颗粒物在部分负荷速度特性下数密度峰值逐渐降低,外特性下先降低后增加;积聚态颗粒物数密度峰值逐渐降低．随负荷增加,核态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时逐渐降低,满负荷时增加;积聚态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时先升高后降低,满负荷时最高．     

进气道喷水量对GDI汽油机燃烧和排放特性的影响

基于一台涡轮增压4缸汽油机,全面系统地探究了进气道喷水量对发动机燃烧特性、燃油经济性以及排放特性的影响规律.试验选取发动机3个常用转速(2 000 r/min、2 800 r/min和3 200 r/min)以及具有代表性的中等负荷(50%),水油质量比μ的选取范围为0～40%.结果表明:随着μ的增加,水的大比热容和高温分解带来的吸热作用的增强,使得缸内平均压力曲线上升趋势变平缓,缸内最高压力和tα显著降低;滞燃期先基本不变而后延长,CA50和θT先基本不变而后推迟,燃烧持续期逐步缩短.与μ=0相比,μ=40%时,在2 000 r/min、2 800 r/min、3 200 r/min下,缸内最高压力分别下降约0.72 MPa、0.64 MPa、0.94 MPa,tα分别降低30℃、68℃、47℃,CA50分别滞后3.3°CA、3.1°CA、4.4°CA.燃油消耗率(BSFC)呈现先略有减少而后较明显增加的趋势,μ=10%是转折点,可降低BSFC约1 g/(kW·h),而μ=40%时将增加BSFC约3 g/(kW·h).进气道喷水后减少了局部高温和局部过浓区域,有助于明显降低GDI汽油机的NOx和烟度排放.与μ=0相比,μ=40%时,NOx和烟度的最大降幅高达30%左右.而喷水对CO和HC排放的影响相对较弱,随着μ的增加,CO和HC排放分别呈现缓慢降低和缓慢上升的趋势.GDI汽油机在当量比下采取喷水策略具有节能减排的潜力,工程应用前景广阔.     

汽油天然气双燃料汽车高原道路排放研究

使用便携式排放测试系统（PEMS）,在一台改装的汽油天然气双燃料汽车上分别使用汽油和天然气进行道路排放试验,研究不同道路工况、发动机转速与负荷、挡位、车速、排含氧量、排气温度与排放的关系。结果表明,使用天然气时NOx排放因子是使用汽油时的15.03倍;使用汽油时CO、CO2排放因子是使用天然气时的7.38倍与1.38倍。使用天然气与汽油时的排放均有随转速与负荷上升而增加的趋势。使用天然气时,发动机转速有升高的趋势,且排放含氧量与排气温度较高,增加了NOx排放。随着挡位升高,CO、CO2排放因子呈现先急后缓的下降趋势。     

运行工况和直喷正时对双喷射汽油机颗粒物排放的影响

应用DMS500快速颗粒分析仪对一台进气道-缸内双喷射汽油机的颗粒物排放特性进行试验研究,考察运行工况(转速、负荷)以及直喷时刻对颗粒物排放量及其粒径分布的影响.研究结果表明:在低负荷下双喷与直喷模式的燃烧特性区别较小,而在中、高负荷下双喷模式的缸压峰值相比于直喷模式的缸压峰值略有升高;双喷模式具有非常显著的降低颗粒物排放的效果,但随着转速、负荷的升高双喷模式的颗粒物排放量也逐渐上升;在中、高负荷下,直喷比例为50%的双喷模式对降低颗粒物排放量的效果显著;与直喷模式相比,双喷模式的颗粒物粒径分布向小粒径方向移动;直喷模式存在最佳的喷射正时使得颗粒物排放量达到最低水平,双喷模式的最佳直喷正时要比直喷模式更靠近排气上止点.     

汽油天然气双燃料汽车高原道路排放

使用便携式排放测试系统(PEMS),在一台改装的汽油天然气双燃料汽车上,分别使用汽油和天然气进行道路排放试验;研究不同道路工况、发动机转速与负荷、挡位、车速、排气含氧量、排气温度和排放的关系。结果表明,使用天然气时NO_x排放因子是使用汽油时的15. 03倍;使用汽油时CO、CO_2排放因子是使用天然气时的7. 38倍与1. 38倍。使用天然气与汽油时的排放均有随转速与负荷上升而增加的趋势。使用天然气时,发动机转速有升高的趋势,且排放含氧量与排气温度较高,增加了NO_x排放。随着挡位升高,CO、CO_2排放因子呈现先急后缓的下降趋势。     

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。     

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     

喷射策略和运行工况对直喷汽油机微粒排放的影响

应用DMS500型快速颗粒分析仪对一台自然吸气缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径分布进行试验研究,考察了运行工况(负荷、冷却水温和点火时刻)以及喷油策略(喷油时刻、喷油压力)对颗粒物粒径分布特性及其微粒数量的影响规律,并分析了不同工况下颗粒物的氧化活化能.结果表明:缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径呈现出双峰变化特征,在30℃水温时,低负荷下以生成积聚模态颗粒物为主,高负荷下以生成核模态颗粒物为主;较低的冷却水温会增加排放的颗粒物数量;点火时刻的推迟能够减少颗粒物的生成;在不同负荷的喷油时刻都存在一个最佳的颗粒物排放点;喷油压力越高,生成的颗粒物数量越少,核模态颗粒物的比例越高;随着负荷增加和冷却水温降低,颗粒物的起燃温度升高,颗粒物的氧化活性降低.     

汽油机排放性能分析

为了研究492QBW车用汽油机的排放性能,使用AVL4000型五气分析仪连续测量了汽油机在多种工况下排气中有害成分CO、HC和NOx的量。结果表明,汽油机的负荷对CO、HC、NO排放产生一定影响,转速变化对CO、HC、NOx排放物浓度变化影响较小;同时工况稳定情况下连续测量的一段时间内,各排气成分会产生一定波动,尤其是HC排放波动最大。     

氧化催化转化器对柴油机颗粒物排放特性的影响

以某高压共轨重型柴油机为样机,研究氧化催化转化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)对柴油机颗粒排放规律的影响.研究结果表明,各工况下,DOC后测点颗粒物质量浓度相对于前测点均有所下降,降幅随转速升高而减小,随着负荷的增大变化不大;外特性下,DOC对总颗粒、核态颗粒和聚集态颗粒的转化率均随着转速增加而波动下降,其平均转化率分别为21.5%,26.2%和15.4%;最大转矩转速1 400r·min-1负荷特性下,DOC对总颗粒、核态颗粒、聚集态颗粒的转化率均随着负荷的增大先下降再上升,其平均转化率为34.6%,38.8%和27.3%;DOC对核态颗粒物的转化率高于聚集态颗粒物,在粒径为9~12nm的范围内转化率达到最高,其他粒径范围内转化率大多介于20%~40%之间.     

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。     

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。     

排气背压对小型柴油机性能影响的研究

为分析排气背压对小型柴油机动力性、经济性和排放性能的影响,选取186F柴油机通过控制排气管上的节流阀开度调整排气背压进行试验。试验结果显示:随着排气背压的增大,样机的动力性能和经济性能均出现恶化,以标定工况(3 600 r/min,16.7 N·m)为例,排气背压增大到80%时,比油耗增加3.7%,扭矩降低5.6%;在低速工况下影响更为明显。过量空气系数在同一转速不同负荷均随排气背压的增大而减小。采用非道路用柴油机的稳态八工况排放试验循环得到不同排气背压下整机比排放,HC、CO比排放呈先降低后增加趋势,其中排气背压增加到20%和40%时,HC、CO比排放分别降低1.3%和1.1%,达到最小值;NO_X比排放呈下降趋势,排气背压增加到80%时,NO_X比排放降低17.1%;PM(颗粒物)比排放呈上升趋势,同时NO_X、PM比排放随排气背压的变化较为敏感。研究内容可为小功率非道路柴油机排气背压的设计值提供理论依据。     

柴油机燃烧颗粒物的生成机理与排放特性研究

为了实现柴油机的清洁燃烧,有必要对柴油机燃烧颗粒物的生成机理和排放特性进行系统的研究。通过尾气排放检测仪测量,分析柴油机燃烧生成颗粒物的组分及其生成机理;通过台架试验,分析不同负荷下颗粒物的质量特性和粒径分布,对颗粒物在纯氮气和纯氧气下进行热重分析,得出如下结论:柴油机颗粒物的排放量和颗粒数量峰值对应的粒径均与负荷有关,均随负荷的增加呈先降低后升高的趋势;颗粒的挥发性与氧化性则与颗粒的粒径大小相关。     

满足美国EPA 3排放法规的188F汽油机机内净化研究

为满足通用小型汽油机美国EPA 3排放法规的要求,对188F汽油机运用气道稳流试验、缸压采集试验、累计放热率计算等方法,研究气道流通系数、混合气浓度和点火提前角对汽油机CO、HC和NO_x排放的影响,分析排放特性、缸内燃烧压力、燃烧放热率、缸内温度的变化规律。结果表明:改进气道结构后,最大气门升程时进气道和排气道的流通能力分别增大39.5%和34.2%,气缸进气量增加,功率增大0.73 kW、燃油消耗率下降8.1 g/(kW·h),排放降低;点火提前角不变,改变过量空气系数φ_a大小,各工况下HC+NO_x存在一个最低值,研究得出低排放的理想混合气浓度特性,即标定工况下采用浓混合气(φ_a为0.835)以满足美国EPA 3排放法规,且过量空气系数随负荷的减小逐渐增大;其他参数不变,推迟点火提前角可以有效抑制NO_x、HC排放,但功率降低、燃油消耗率增加,综合考虑选取点火提前角为18°CA。188F汽油机经250 h劣化试验的CO和HC+NO_x排放结果为312.5 g/(kW·h)和7.1 g/(kW·h),低于美国EPA 3的610 g/(kW·h)和8.0 g/(kW·h)的限值,达到排放法规要求。研究工作为低排放通用小型汽油机研发提供了可供参考的技术路线。     

催化型颗粒物捕集器长度对其捕集性能的影响

基于轻型柴油机台架试验平台,研究了催化型颗粒物捕集器(CDPF)长度对其颗粒物捕集性能的影响,结果表明:CDPF长度的增加会略微影响发动机动力性及经济性,且会降低发动机排气背压及温度,但长度进一步增加时,排气背压及温度变化不明显。增加CDPF长度可增加其对颗粒物数量(PN)的捕集效率,从颗粒物逃逸率角度考虑,当PN逃逸率为2.7%时,增加CDPF长度0.25倍,可降低PN逃逸率50%以上。CDPF长度的增加对积聚态颗粒物捕集效率的提升较为明显。     

增压直喷汽油机各缸燃烧不均匀性试验研究

为了揭示多缸发动机各缸燃烧过程的差异及其影响因素,针对一款先进车用直列4缸增压直喷汽油机,基于AVL试验台架分别开展外特性和部分负荷工况下的试验研究。通过对比分析各缸燃烧过程参数及关联参数,得出各缸燃烧不均匀性的变化规律及影响因素。研究结果表明:在外特性下,随着转速增加,各缸平均指示压力(p_(IME))的不均匀性增加,泵气平均有效压力(p_(PME))的不均匀性变化不明显,各缸p_(IME)相对偏差基本在6%以内;在部分负荷下,各缸p_(IME)、最高爆发压力、p_(PME)、最大缸压升高率的不均匀性随着负荷增加逐渐上升,但各缸燃烧循环变动率、50%燃烧点位置的不均匀性随着负荷增加基本不变,各缸10%～90%燃烧持续期的不均匀性随负荷增加而下降;p_(PME)在一定程度上缓解了各缸p_(IME)的不均匀性。     

车用汽油机排气热反应净化的实验研究

在汽车排气热反应净化机理与车用汽油机排气特性研究的基础上、本文通过对车用汽油机装上热反应净化器后,在发动机台架上进行发动机外特性与高,中,低转速下的发动机负荷特性试验,初步探讨热反应净化器的净化效果。     

直喷汽油机颗粒物生成及排放特性研究进展

通过对缸内直喷汽油机颗粒物生成机理、排放特性以及影响因素的研究进行综述,了解到直喷汽油机碳烟的生成主要源于缸内壁面油膜的池火燃烧和局部混合气过浓的影响,多环芳香烃是碳烟生成的主要前驱物;直喷汽油机颗粒物排放要高于进气道喷射汽油机以及装有颗粒捕集器的柴油机,并且与发动机运行及控制参数、混合气组织方式、燃油理化特性等有较大关系,通过优化燃烧组织措施,采用含氧燃料等方法能有效降低颗粒物排放.     

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。