天然气汽车的动力性能与排放性能研究

研究了天然气汽车的动力性能与排放性能，对改装的492QC天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率等进行了测量．实验结果表明：当由燃烧汽油变换为燃烧天然气时，发动机的扭矩、功率下降非常大；增大点火提前角可使发动机的动力性能得到改善，但发动机NOx，总碳氢THC，CO及CO2的排放污染明显减少．     

尾气分析在发动机故障诊断中的应用

汽油发动机尾气排放值与发动机的工况以及各系统故障有着密切联系.当发动机各系统出现故障时,尾气中某种成分会偏离正常值,通过检测发动机工作时尾气中不同气体的含量,可快速分析发动机故障类型,结合故障码数据漉判断发动机故障所在部位.本文通过对汽车尾气中的CO,HC,CO,和0,等主要排放值分析,介绍汽油发动机因燃烧不良所引起的故障诊断方法.     

稀释气对高甲烷含量天然气燃烧特性的影响

针对高甲烷含量天然气在实际发动机中燃烧温度过高、NOx排放过高的问题,利用定容燃烧弹实验和Chemkin软件模拟计算相结合的方法,对其预混层流燃烧特性进行研究,分析了不同稀释比和稀释气种类(N2和CO2)对混合气的层流火焰速度、NOx摩尔分数、燃烧压力和燃烧期等燃烧特性参数的影响。研究表明,层流火焰速度、质量燃烧率和热释放率均随稀释比的增加而减小,稀释气添加导致火焰温度下降,从而降低了NOx摩尔分数。Markstein长度和火焰厚度都随稀释比的增加而增加,火焰流动不稳定性得到抑制。添加稀释气导致燃烧压力峰值和压力升高率降低、燃烧期延长,与N2相比,CO2对混合气燃烧特性的稀释效果更加显著,从而为通过废气再循环技术路径降低高甲烷含量天然气发动机燃烧温度,控制NOx排放提供了理论指导。     

一种高效清洁燃烧纯甲醇燃料的新方法探索

在一台点火式电喷汽油机上进行了甲醇裂解燃料高效清洁燃烧的探索研究．研制了甲醇裂解装置和控制单元及其控制策略．发动机用汽油起动后,电控单元判别排气温度当其温度达到320℃以上时,电控单元自动从汽油燃料切换到甲醇裂解燃料下工作．在甲醇燃料模式下,通过ECU的标定,实现了自动运行．试验结果表明：与汽油和M20甲醇汽油相比,甲醇裂解燃料可以有效地提高点火式电喷发动机的效率,显著增高发动机的经济性,而且降低了尾气中有害气体排放．可见燃用甲醇裂解燃料是电喷发动机高效清洁燃烧的新方式．     

等离子体改性燃油对汽车尾气中NO生成的抑制作用

以等离子体技术机内净化汽车尾气为前提,通过对汽缸内反应体系的热力学分析,研究了等离子体改性汽车燃油的加入对汽车尾气中NO含量的影响.结果表明,等离子体改性燃油的添加能明显降低汽车尾气中NO的浓度,且能有效地抑制NO浓度随温度的增长.当等离子体改性燃油的加入量为汽车燃油量的10%时,在n(燃油)∶n(O2)=1∶12.5、汽缸压力为4MPa、温度分别为2000K、2200K的条件下,尾气中NO的平衡浓度分别由加入改性燃油之前的10×10-6mol/L、64×10-6mol/L降低到0.6×10-6mol/L和5×10-6mol/L.     

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％．     

天然气发动机预混室内喷射双氧水排放特性试验

为使天然气更加高效清洁燃烧,进一步降低发动机的污染排放,在三缸燃油发动机改装的天然气发动机上利用雾化喷嘴向预混室内喷射双氧水(H2O2),研究了喷射双氧水对发动机排气温度、动力性能、经济性能及HC、CO、NOx排放特性的影响。结果表明,添加H2O2可降低天然气发动机HC、CO、NOx排放,同时发动机的动力性能和经济性能都有所提高。H2O2可降低发动机燃烧温度但同时增加了氧气浓度,温度和氧气浓度是影响NOx生成量的主要因素。得到了气耗率及污染排放整体效果较好时的天然气与双氧水质量比为4.5～5.8。     

一种新型多功能柴油添加剂

将表面活性剂、油性溶剂和水等混合制得了一种新型多功能柴油添加剂．汽车怠速试验与发动机台架试验表明，该添加剂能改善燃烧，并较大幅度降低柴油发动机尾气中CO、NOx、HC及碳烟等污染物的排放．文中还分析了影响添加剂降污性能的主要因素，采用微爆燃烧机理较好地解释了其降污机理．     

公路隧道汽车污染物基准排放量

为准确确定汽车排放对公路隧道的污染状况，分析了汽车污染物排放特性，建立了基于CVS采样和“碳平衡法”的汽油车CO排放量计算模型、基于发动机燃烧理论分析的柴油机烟雾排放量计算模型。通过PIMA-Ⅲ模拟汽车运行工况的台架试验和实际道路试验，研究了汽油车CO和柴油机烟雾排放的速度特性；进行了CW150发动机台架模拟隧道污染环境试验，分析了发动机进气受到污染后对发动机污染物排放量的影响。结果表明，汽油机进气CO浓度每增加O．01％，废气排放中CO排放量增加11％；柴油机进气中CO含量达到0．02％时，烟雾排放量平均增加15％～20％。     

天然气掺氢火花点火发动机性能与排放研究

在一台燃用CNG／H2混合燃料的火花点火发动机上，开发了一个电子控制单元（ECU）来控制发动机点火提前角和混合气浓度，并研究了不同掺氢比（氢气的体积分数分别为0%、10％、20％和26％）对发动机性能和排放的影响．研究结果表明：天然气掺氢后发动机功率和有效热效率有所降低；在相同过量空气系数下，随着掺氢比的增加，发动机的最佳点火提前角推迟，HC、CO2排放得到降低，NOx排放有所增加．掺氢后可以提高发动机的稀燃极限，在稀燃下可以得到较低的HC、CO、CO2和NOx排放。     

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．     

可变截面涡轮增压器与废气再循环

以一台重型柴油机为试验对象,研究可变截面涡轮增压器(VGT)和废气再循环(EGR)阀门开度对柴油机增压比、空燃比、燃油消耗率及NO_x,CO,HC,CO2和烟度等排放特性的影响.研究结果表明,随着EGR阀门开度的增大,增压比、空燃比降低,经济性变差.EGR阀门开度和VGT阀门开度对NO_x排放影响很大,随EGR阀门开度和VGT阀门开度增大,NO_x排放的体积分数显著降低,但HC,CO,CO2的体积分数和烟度升高.为实现降低NO_x排放的同时控制燃油消耗率和烟度的升高,可在中等负荷时选择EGR阀门开度50%、VGT阀门开度45%的控制策略;在高负荷时选择EGR阀门开度75%、VGT阀门开度55%的控制策略.     

电喷汽油机燃用大比例含水乙醇汽油的试验

在一台JL368Q双燃料多点电喷发动机上进行台架试验,对比分析了3种含水乙醇汽油(E15W、E30W、E50W)的动力性、经济性和排放特性.结果表明:在汽油机结构及参数未做任何调整下,低速时,含水乙醇汽油的转距、功率和93#汽油基本相当,随着转速增大,E15W、E50W略低于93#汽油,E30W仍和汽油基本相当;油耗率E15W比汽油低大约0.35%,随着含醇量的增大,油耗率逐渐升高;3种乙醇汽油的NOx排放均略高于93#汽油,但CO的排放都低于93#汽油,E30W的CO排放在整个测试区间最优.随着含醇量的增加,HC排放能得到不断的改善.     

天然气掺氢火花点火式发动机排放性能研究

在一台天然气掺氢的火花点火发动机上,研究了掺氢比和过量空气系数对发动机排放性能的影响.结果表明,在掺氢比一定时,过量空气系数对 HC、CO、Nox 和 CO2排放有较大的影响.在相同过量空气系数下,随着掺氢比的增加,HC 排放量有所降低,特别是稀燃下的 HC 排放量大幅降低.Nox排放量随掺氢比的增加而增加,而 CO2排放量随掺氢比的增加而减少.掺氢后,发动机的稀燃极限有所提高,稀燃条件下发动机的HC、CO、CO2 和 Nox的排放量比较低.     

不同比例甲醇汽油掺烧性能试验研究

对M10、M15、M50甲醇汽油以及93#汽油在GW491QE发动机上进行发动机性能台架试验研究。扭矩始终保持在60N·m,转速从1 000r/min增加到3 000r/min,记录相应数据,分别绘制动力性、经济性和排放性能曲线,对比分析,探讨影响GW491QE发动机性能的因素,选出能在GW491QE发动机上实际应用的合适掺烧比例甲醇汽油。试验结果表明:在中低转速时,3种甲醇汽油的功率与93#汽油基本相同,即动力性与93#汽油大致保持一致;燃油经济性降低大约6%~10%;3种甲醇汽油的HC和CO排放均降低,M15改善最为明显;NOx排放有所降低。综合考虑GW491QE发动机的动力性、经济性和排放性能,M15甲醇汽油为较好的实际应用比例。     

预混引燃燃烧模式下甲醇比例 对防爆柴油机排放的影响

针对防爆柴油机尾气中NO_x和PM排量高,单使用尾气净化装置效果有限的现状,通过在CY25型柴油机上加装防爆装置,研究了甲醇预混合气聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃燃烧模式下甲醇占能比对防爆柴油机排放的影响。试验结果表明:随甲醇占能比增加,PM和NO_x排放下降,较F-T柴油引燃PM排放最大降幅达70%;而THC、CO、HCHO排放会随甲醇占能比提高而上升。甲醇预混合气PODE引燃燃烧模式可以使防爆柴油机同时有效降低NO_x和PM排放。     

基于尾气分析的发动机故障诊断

汽车尾气成分与发动机工况有密切的关系,发动机技术状况、空燃比和点火正时直接影响尾气中HC、CO、NOx的含量.基于尾气浓度与系统故障的对应关系,分析了汽车尾气成分异常的原因,提出了与尾气成分相关的发动机故障的快速排查.