不同还原剂对稀燃NO_x催化转化器转化效率的影响

针对稀燃NOx催化转化器(LNT)在浓燃阶段的持续时间及NOx突释溢出影响稀燃汽油机经济性及排放性的重要因素,结合LNT工作的不同阶段对吸附及脱附过程进行了建模。以试验数据为LNT入口边界条件,以灰核模型为理论依据,分别探究了3种主要还原剂H2、CO和C3H6在浓燃阶段的还原效果,进一步分析了不同还原剂在LNT连续工作时的再生能力。结果表明:H2是很好的还原剂,CO次之,C3H6还原性最差;LNT循环工作时H2与CO可以使LNT完全再生、连续工作;烯燃、浓燃切换时NOx突释是影响CO还原效果的重要因素之一,增加水蒸气与CO的比例可以减少NOx突释,进而提升LNT的整体转化效率。     

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％。     

CO_2和水蒸气对稀燃NO_x催化转化器的影响

针对稀燃NOx催化转化器(LNT)在工作阶段CO_2和水蒸气的体积分数对稀燃汽油机经济性及排放性的重要影响,结合LNT工作过程对吸附过程进行了建模。LNT入口边界条件由试验数据测得,在缩核模型基础上通过建立LNT工作过程模型分别探究了CO_2、水蒸气以及二者同时存在时对LNT吸附过程的影响,通过分析BaO和Ba(OH)2的吸附机理研究了3种吸附载体BaO、Ba(OH)2及BaCO3在不同气体组分下的覆盖率变化。结果表明:CO_2会显著降低LNT对NO_x的吸附效率,且降低的效果与CO_2的体积分数基本无关;水蒸气在一定程度上会降低LNT工作过程的吸附效率,其影响比CO_2的影响小,且随着水蒸气体积分数的增大,LNT吸附效率降低更明显;CO_2和水蒸气同时存在时吸附效率介于单独CO_2条件和单独水蒸气条件二者之间。     

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．     

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.     

火花点火发动机稀燃NOx排放控制的电控节气门系统研究

为应用吸附还原催化器控制稀燃NO_z排放,建立了一套火花点火发动机的电控节气门系统．当发动机短时间工作在富燃状态时,通过控制节气门开度和点火提前角,可以获得稳定的功率和扭矩输出．在丰田8A16气门电喷汽油机上进行了试验研究,同时采用吸附还原催化器和三效催化器控制排放．催化后NO_z排放最低可达50×10~(-6),转化效率高迭90%以上．在浓稀变换过程中,催化后的NO_z排放保持稳定．     

稀燃汽油机LNT神经网络模型的建立与应用

建立了关于稀燃汽油机LNT(lean-NOx trap)催化器的NOx排放量、比油耗和NOx转化效率的人工神经网络(ANN)预测模型.模型所需的训练及测试样本通过一台改制的CA3GA2三缸12气门电控稀燃汽油机的台架试验获得.采用标准的误差反向传播(back propagation,BP)神经网络.网络经过训练,再由测试样本进行测试.测试结果表明,其绝对分数方差(absolute fraction of variance)R2均接近于1,且均方根误差(root mean squared error,RMSE)及平均相对误差(mean relative error,MRE)均在可接受范围内.以确定最佳稀燃时间为例,说明了利用神经网络的泛化能力可对稀燃汽油机进行优化和控制.     

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.     

一种新型分子筛/堇青石整体式稀燃催化器的开发应用

应用原位合成技术制成了TS-1分子筛／堇青石整体式稀燃催化剂，用来转化稀燃汽油机NOx排放．采用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM)和感应耦合等离子体(ICP)等表征手段验证了分子筛薄层成功地生长在堇青石载体上，且催化剂具有好的热稳定性．在台架试验上，该稀燃催化器对NOx的转化效率可达40％，对HC和CO的转化效率也分别达到79．4％和27．4％。     

等离子体法降解汽车尾气中NOx平衡计算

对汽车发动机内燃烧平衡做热力学平衡计算，得到的NOx结果与实际检测值基本一致，然后计算了等离子发生发器裂解汽汪后产生的CO和H2加入发动机后的热力学平衡，得到在发动机内燃烧温度下的NOx结果，结果表明，通过等离子体法裂解部分汽油可大幅度降低尾气中NOx的含量，当汽缸最大工作压力为40atm，工作温度为2200K，汽油与氧化比值为1：15．1时，以汽缸燃烧1摩尔汽油为基准，等离子体发生器裂解0．1摩尔汽油可使尾气中NOx含量降低到100ppm左右而CO浓度不大于100ppm，裂解0．2摩尔汽油可使尾气中NOx含量降低到45ppm以下，同时CO浓度低于65ppm。     

小缸径直喷式柴油机燃烧与NOx排放物仿真

利用FLUENT对柴油机在标定工况下的燃烧过程与NOx排放进行数值模拟研究.通过实验确定多维计算的边界条件,然后利用FLUENT中的燃烧模型定制边界条件、定义物理模型,完成缸内燃烧模拟.模拟结果与实验结果相吻合,标定工况下,误差不超过6 %.研究结果表明,采用柴油机燃烧多维计算模型模拟缸内燃烧过程与NOx排放是一种有效的研究策略,为柴油机燃烧性能的研究提供一种可靠的手段     

Integrated modeling of nitrogen oxides formation in diesel engines

To account for the effects of both chemistry and flow turbulence, the present study proposes an integrated NO sub-model that combines the extended Zel'dovich mechanism and engine CFD computations to simulate the NO histories in a diesel engine. NOx sub-model parameters and pollutant formation mechanisms can be more easily investigated by solving the NOx sub-model. The new NO formation model incorporating the effects of both chemical kinetics and turbulent mixing was applied to simulate a diesel engine with a quiescent combustion chamber, and one with a re-entrant combustion chamber; the premise of the model being the reaction rate is mainly determined by a kinetic timescale and a turbulent timescale. The results indicate that the predicted NO formulation from the new model agrees well with the measured data. As the utilization of fossil fuels continues to increase, the control of NOx emissions is a worldwide concern; and it is imperative to understand fully the NOx reaction processes in combustion systems. This technology has the potential to enhance the application of various combustion techniques used to reduce NOx emissions from practical combustion systems.     

基于转速控制的柴油机动态特性建模与仿真

为了仿真柴油机动态特性,建立了基于转速控制的柴油机模型.基于台架稳态试验数据计算得到柴油机扭矩MAP图,并通过动态修正方法获得柴油机动态扭矩;划分了柴油机运行状态,采用基于油量的控制方法,分别设计了全负荷、部分负荷和限速工况下的控制策略;在Matlab/Simulink环境下建立了柴油机仿真模型,集成传动相关总成建立整车动力学模型,并进行了两种工况仿真,仿真与试验结果表明：模型设计合理,有效模拟了柴油机稳态及瞬态工况;所提出的建模方法解决了在有限试验数据下的发动机动态特性建模问题,研究结果可为快速建立柴油机动态性能预测模型提供参考.     

柴油车尾气排放控制技术进展

在节能减排政策的推动下,采用稀燃技术的柴油机日益受到人们的广泛关注。针对柴油机的主要排放污染物NOx和颗粒物(PM),从燃油品质、机内净化技术和柴油车后处理技术三个方面,综述了国内外柴油车尾气排放污染控制技术研究现状;机内净化技术重点论述了进气管理技术、新型燃烧技术、燃油喷射技术、废气再循环(EGR)技术等。柴油车后处理技术重点论述了氮氧化物处理技术和颗粒物捕集技术的研究思路和进展,展望了相关技术的发展方向。     

基于神经网络的柴油机NOx排放预测模型研究

传统的基于MAP图查表方式得到柴油机NOx排放的方法需要做大量标定实验,本文采用BP神经网络构建柴油机NOx排放预测模型．论文选取进气压力、进气温度、排气温度和发动机转速这4个量作为预测模型的输入量．考虑到柴油机NOx生成与其工作参数之间有时间迟滞,模型的输入量包含当前值和历史值．对输入数据做了归一化处理．在模型后处理模块对输出数据做反归一化处理．所提出的模型具有较高的预测精度．     

摩托车法规行驶循环的发动机台架模拟

开展了摩托车发动机动态性能测试方法和试验的研究.在动态台架上,通过改变测功机施加到发动机连接轴上的阻力矩来模拟离合器、变速器及制动器等模型,并根据测试的转动惯量及道路阻力等数据,完成了某款125mL摩托车整车模型的建立.分别对采用不同惯性质量模型的道路试验进行模拟,并与转鼓试验台上的测试数据进行对比.结果表明,当惯性质量为整车基准质量1.1倍时,其最大车速、滑行距离和5挡超越加速时间的误差都在3％以内,而等速百公里油耗试验,除了车速在35 km/h外,其余误差都在5％以内,模拟结果与试验结果吻合良好.利用驾驶员操作特性模型,研究了不同换挡规律对车辆加速性能的影响.最后,在动态台架上完成了摩托车法规行驶循环的模拟,其具有较高的控制车速轨迹精度的能力.     

选择性催化还原脱硝反应器数学模型及仿真

针对国内选择性催化还原(SCR)脱硝技术尚未成熟,对SCR反应器中主要的化学反应建立了集总参数动态数学模型,其中分别建立了催化剂表面NH,的吸附-解吸附质量平衡模型、反应器中各气体成分的质量平衡模型以及总体能量平衡模型.利用MATLAB仿真语言工具开发了SCR反应器的动态仿真模型,进行了模型的稳态计算.并在仿真模型的基础上进行了NO;浓度、温度扰动下的仿真试验,试验结果趋势正确,分析结果表明建立的数学模型具有较强的实用性.     

高比例甲醇汽油车用控制系统

为解决高比例甲醇汽油无法直接应用于普通汽油机的问题,立足于延长喷油脉宽的思路,设计了以微控制器(MCU, Micto Controller Unit)为核心的高比例甲醇汽油控制系统,并进行了PROTEUS仿真与台架试验,发现使用该控制系统时,Flyer M-TCE发动机燃用M85甲醇汽油表现良好。结果表明：高比例甲醇汽油控制系统可以在不对原行车电脑进行更改的前提下有效控制发动机燃油喷射量,提供了在普通汽油发动机上应用高比例甲醇汽油的新思路。     

二元煤基燃料柴油机的NOx和PM排放研究

通过发动机台架试验研究了F-T柴油引燃甲醇在柴油机上的NOx和PM排放以及二者之间的平衡问题。结果表明：柴油机燃用二元煤基燃料较F-T柴油NOx和PM排放最高降低45.8%和41.2%;0.30MPa和0.60MPa,1600r/min时,NOx排放较低;PM排放在2000r/min下最低,在1200r/min下最高;0.45MPa,1200r/min和2000r/min时,供油时刻为20°CA BTDC附近可以得到较低的PM排放和较低NOx排放,而在1600r/min下二者出现tread-off关系。F-T柴油引燃甲醇在柴油机上可以同时有效降低NOx和PM排放。