理论空燃比SICI组合燃烧排放特性研究

均质混合气压燃(HCCI)燃烧受爆震和NO_x排放的限制,高负荷拓展是一个难题。本文提出利用理论空燃比SICI组合燃烧作为汽油机中高负荷运行区域的高效低污染燃烧模式。在试验台架上研究了理论空燃比SICI组合燃烧的排放特性及其对三效催化剂(TWC)转换性能的影响。研究发现,通过外部EGR与点火控制相结合,理论空燃比SICI组合燃烧可以在指示平均有效压力(IMEP)0.65～0.82MPa范围内稳定实现;与传统SI燃烧相比,理论空燃比SICI组合燃烧燃油经济性提高近10%,NO_x排放降低80%以上,但HC排放有所增加;SICI组合燃烧与传统SI燃烧类似,TWC空燃比特性的高效区间在理论空燃比附近,但对HC排放的催化能力提出了更高的要求。     

甲醇裂解气对点燃式发动机性能影响研究

以一台点火式电控发动机为研究对象,采用废气余热制氢装置,研究了甲醇裂解气对点火式发动机性能的影响.研究表明:裂解气的稀燃范围十分宽泛,可实现稀薄燃烧;通过稀燃可使NOx排放较原汽油机降低90%,CO几乎接近零排放,而HC排放接近汽油.同时,稀燃也使裂解气发动机在保持原汽油机动力性的条件下,获得了较好的燃料经济性,容积替换比最小可以达到了1.48.该方法为实现甲醇高效清洁燃烧提供了切实可行的技术方案.     

正庚烷复合均质压燃的燃烧与排放特性研究

本文对参比燃料正庚烷(n-heptane)在一台单缸柴油机上进行了复合均质压燃试验,在缸内直喷正庚烷的同时使用电控燃油喷射系统控制进气道的正庚烷喷射量,以达到控制和改善HCCI着火和燃烧的目的.研究了常温常压下,不同预混合比例和不同负荷的正庚烷复合HCCI燃烧和排放特性.研究发现:在保持NOx排放较低的情况下(100×10-6),这种燃烧方式可以有效的拓宽HCCI的运行范围,大幅降低HC排放(平均降低1/3),同时对降低小负荷时的CO排放也有明显效果.     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。     

发动机采用柴油／甲醇组合燃烧的性能研究

分别在增压和自然吸气式高速直喷柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式进行研究.试验结果表明,采用组合燃烧后发动机和纯柴油燃烧发动机相比,尾气中NOx和碳烟排放显著减少,消耗燃料的比能耗降低,组合燃烧用燃料的使用经济性优予原机;仅未燃碳氢和一氧化碳较原机有所增加,但是由于排气温度高于催化转换器起燃温度,可以通过催化转换器将其转化.     

燃油分级多点喷射低污染燃烧室的化学反应网络模型分析

本文采用基于详细化学反应机理的化学反应网络模型分析了航空发动机燃油径向分级多点喷射低污染燃烧室的NO_x排放特性。该分级燃烧室不同于传统燃烧室,头部由值班区和主燃区两个不同的燃烧区域,根据CFD得到的流场特性和当量比的分布特性对燃烧室进行分区构建化学反应器网络模型,研究了值班级当量比以及值班级和主燃级两级供油比例对排放的影响。同时,还分析了空气进口温度对NO_x排放的影响。得到了较为合理的变化趋势,为低污染燃烧室的初步设计提供了有益的指导。     

油品对DMCC甲醛排放的比较研究

为了研究甲醇燃料发动机尾气中甲醛的排放特征,在一台经过改装的组合燃烧发动机上,采用标准测试柴油(TF)和普通市场柴油(MF)进行了实验,比较了燃用不同油料时的甲醛排放特征.实验结果表明;在相同甲醇掺烧比时,两种油料均是在低负荷时甲醛排放最高,在中负荷时最低,在高负荷时甲醛排放居中,三种负荷下MF甲醛排放均比TF高;此外,实验还对比了相同负荷、不同甲醇掺烧比时的甲醛排放,均表现出MF的甲醛排放比TF高,在高负荷下甚至达到2.5倍;实验还表明单纯的依靠氧化催化转化器不能有效降低甲醛排放.     

煤粉再燃对600 MW锅炉NOx排放的影响

在国内某台燃用褐煤的600 MW机组锅炉上进行了煤粉再燃技术示范并进行了工业试验.机组在600 MW负荷下运行时,NOx排放可控制在274 mg/m3(烟气中氧量折算到6%,下同)的水平,比改造前下降了65.36%,同时燃烧效率没有降低.进行了常规通风、空气分级和煤粉再燃三个工况下的试验,结果表明,煤粉再燃对NOx的控制效果最好,其次为空气分级.再燃煤粉比例对NOx排放也有明显的影响,在试验条件下,随着再燃燃料比例的增加,NOx排放呈降低趋势.     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

生物柴油-生物油乳化油的燃烧排放特性

在一台未作改动的直喷式柴油机上研究了生物油质量分数分别为10%和20%的生物柴油生物油乳化油的燃烧与排放特性。结果表明:与生物柴油相比,燃用乳化油时燃烧始点推迟,预混燃烧放热峰值升高,扩散燃烧放热峰值、最高燃烧压力和燃烧温度降低,燃烧持续期缩短,且随着生物油含量增加以上趋势更明显。燃用含10%生物油的乳化油时燃油经济性较生物柴油略低,与0号柴油相当,而燃用含20%生物油的乳化油时燃油经济性则低于生物柴油和0号柴油。乳化油的NO_x排放明显低于生物柴油,而碳烟排放高于生物柴油,但低于0号柴油。     

四气门汽油机缸内滚流运动对燃烧过程影响的研究

1引言近年来，四气门汽油机由于性能优越，已成为车用发动机的发展方向，而我国在这方面的研究和开发还没有开展。对其缸内空气运动的研究发现[1-4]：当两个进气门都打开时，缸内空气运动主要是绕与气缸轴线垂直方向旋转的滚流运动（Tumblemotion），与传统二气门发动机缸内形成的绕气缸轴线旋转的涡流运动（Swirlmotion）不同；它在压缩末期很容易破碎，大大增加了湍流强度，促进燃烧过程明显改善。但在低速时，由于进气速度下降，燃油在进气道蒸发和雾化变差，使燃烧过程恶化，发动机扭矩下降。为此，一些汽车公司采用在低速时将一个进气…     

Towards the development of an efficient low-NOx ammonia combustor for a micro gas turbine

Recent studies have demonstrated stable generation of power from pure ammonia combustion in a micro gas turbine (MGT) with a high combustion efficiency, thus overcoming some of the challenges that discouraged such applications of ammonia in the past. However, achievement of low NOx emission from ammonia combustors remains an important challenge. In this study, combustion techniques and combustor design for efficient combustion and low NOx emission from an ammonia MGT swirl combustor are proposed. The effects of fuel injection angle, combustor inlet temperature, equivalence ratio, and ambient pressure on flame stabilization and emissions were investigated in a laboratory high pressure combustion chamber. An FTIR gas analyser was employed in analysing the exhaust gases. Numerical modeling using OpenFOAM was done to better understand the dependence of NO emissions on the equivalence ratio. The result show that inclined fuel injection as opposed to vertical injection along the combustor central axis resulted to improved flame stability, and lower NH₃ and NOx emissions. Numerical and experimental results showed that a control of the equivalence ratio upstream of the combustor is critical for low NOx emission in a rich-lean ammonia combustor. NO emission had a minimum value at an upstream equivalence ratio of 1.10 in the experiments. Furthermore, NO emission was found to decrease with ambient pressure, especially for premixed combustion. For the rich-lean combustion strategy employed in this study, lower NOx emission was recorded in premixed combustion than in non-premixed combustion indicating the importance of mixture uniformity for low NOx emission from ammonia combustion. A prototype liner developed to enhance the control and uniformity of the equivalence ratio upstream of the combustor further improved ammonia combustion. With the proposed liner design, NOx emission of 42?ppmv and ammonia combustion efficiency of 99.5% were achieved at 0.3?MPa for fuel input power of 31.44?kW.     

废气进口位置对汽油机性能和NOx排放影响的研究

为同时兼顾排放性、经济性和动力性,提高汽油机废气再循环率,提出改变EGR进气方式,将EGR废气通过管路直接通到进气门处的方案。在一台四气门汽油机上对进气门处单侧通废气与中央通废气的方式进行了对比试验。试验结果表明,与中央进气方式的EGR相比,单侧EGR进气方式在降低同样NOx的排放的情况下,具有更高的燃油经济性、动力性和EGR率。另外,单侧EGR不必降低EGR进气温度,即能获得较较好的发动机性能。     

混氢改善汽油机稀燃性能的试验研究

针对汽油机稀燃条件下循环变动大,燃料燃烧不充分的问题,本文在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上就混氢对改善汽油机稀燃条件下燃烧与排放性能的作用进行了试验研究。在发动机1400r/min,进气道绝对压力为61.5 kPa的条件下,就1%与3%两种进气混氢体积分数对稀燃汽油机燃烧与排放特性的影响进行了研究。试验结果表明,稀燃时发动机制动热效率随混氢分数增加而提高;滞燃期与速燃期随混氢分数增加而缩短;发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45提高至混氢1%与3%时的1.55和1.96。混氢后发动机HC与CO排放降低,但NO_x排放有所升高。     

NH3/H2预混旋流火焰稳定性及燃烧极限实验研究

采用叶轮型旋流燃烧器,选取氢气作为燃料添加剂,研究了掺氢比对氨气旋流火焰稳定性的影响,分析了不同旋流数、叶片数、当量比以及预混气总流量条件下,旋流火焰形态变化。测定并分析了不同参数对旋流火焰燃烧极限范围的影响。结果表明,随掺氢比的增大,火焰逐渐由“V”型转化为稳定的“M”型,燃烧反应愈发充分;高旋流数(1.27)或低叶片数(6片)相比低旋流数(0.42)或高叶片数(8片)更有利于旋流火焰的稳定和燃烧的充分进行;相比富燃,贫燃有利于形成稳定的旋流火焰;预混气总流量较大时,火焰高度较高.对于燃烧极限,掺氢比越高,极限范围越大;总流量的变化对贫燃极限影响较小,对富燃极限影响较大;高旋流数(1.27)条件下,燃烧极限范围较大。     

高温空气燃烧NOx排放特性的试验研究

通过两种结构烧嘴的热态燃烧试验对比,研究了烧嘴结构、燃气射流速度、过量空气系数对高温空气燃烧过程氮氧化物排放的影响特性。研究结果认为:在燃气喷口两侧布置两个矩形空气喷口的烧嘴,氮氧化物排放量低于圆形空气喷口烧嘴;随着燃气射流速度的提高,高温空气燃烧过程排放的氮氧化物逐渐减少。与普通燃烧过程不同的是,随着过量空气系数的提高,在一定范围内高温空气燃烧的氮氧化物排放量不断增加。分析认为,高温空气燃烧氮氧化物排放量与火焰体积、炉内氧气与燃气混合过程以及燃气射流和空气射流对炉内烟气的卷吸量有关。     

Control of oscillating combustion and noise based on local flame structure

To control combustion oscillations, the characteristics of an oscillating swirl injection premixed flame have been investigated, and control of oscillating combustion and noise based on local flame structure has been conducted. The r.m.s. value of pressure fluctuations and noise level show significantly large values between = 0.8 and 1.1. The beating of pressure fluctuations is observed for the large oscillating flame conditions in this combustor. Relationship between beating of pressure fluctuations and local flame structure was observed by the simultaneous measurement of CH/OH planar laser induced fluorescence and pressure fluctuations. The local flame structure and beating of pressure fluctuations are related and the most complicated flame is formed in the middle pressure fluctuating region of beating. The beating of pressure fluctuations, which plays important roles in noise generation and nitric oxide emission in this combustor, could be controlled by injecting secondary fuel into the recirculating region of oscillating flames. Injecting secondary fuel prevented lean blowout, and low NO_x combustion was also achieved even for the case of pure methane injection as a secondary fuel. By injecting secondary fuel into the recirculating region near the swirl injector, the flame lifted from the swirl injector and its reaction region became uniform and widespread, hence resulting in low nitric oxide emission. Secondary mixture injection, fuel diluted with air, is not effective for control of combustion oscillations suppression and lean blowout prevention.     

进气中CO2浓度对预混合燃烧和排放影响的试验和模拟研究

本文研究了进气中CO2浓度对燃烧和排放特性的影响.研究表明在所有的预混合燃料比下,当CO2浓度增加时,NOx排放随之大幅减少,烟度排放有小的变化。利用KIVA3V和湍流与化学反应交互的燃烧模型对柴油机预混合燃烧进行了模拟研究,对缸内OH浓度的模拟计算表明,随着CO2浓度的增加,着火前期OH生成浓度明显向后推移,这表明燃料的氧化速率随CO2浓度的增加变慢,从而延长了着火滞燃期。进气中CO2浓度变大时,燃烧温度降低,有利于降低NOx的排放。