一种基于稀扩散燃烧概念的bump燃烧室及其降低柴油机有害排放机理的研究

提出了一种bump燃烧室,可使撞壁射流从壁面被剥离,形成二次空间射流,从而加快空气与流体的混合速率.采用了可灵活控制喷油规律的FIRCRI电控共轨式喷油系统.实验表明bump燃烧室在缸内能够形成稀扩散燃烧氛围,在缸内平均过量空气系数λ处在1.3～2.0的范围内,显著降低NO x 和碳烟排放.bump燃烧系统在降低NO x 和碳烟排放方面显示了极大的潜力.     

不同燃料自由喷雾及喷雾撞壁特性试验研究

运用相位多普勒(phase Doppler anemometry,PDA)系统对甲醇、乙醇、异辛烷、甲苯参比燃料(toluene reference fuels,TRF)和汽油5种燃料缸内直喷(gasoline direct injection,GDI)喷油器喷雾撞壁后的粒径粒速进行了全面的试验研究.结果表明:与汽油相比,甲醇、乙醇和TRF燃料自由喷雾的液滴速度更小,而液滴粒径更大.与自由喷雾相比,喷雾撞壁的入射液滴粒径较大,反弹液滴粒径较小;入射液滴的法向速度变小,喷雾撞壁后反弹液滴的法向速度变小,且不同燃料之间反弹液滴法向速度的差别变小.具有较大入射液滴直径和较高K值的乙醇和异辛烷燃料中,乙醇喷雾撞壁后反弹液滴的粒径(refD)小于异辛烷喷雾撞壁后的,其破碎效果好于异辛烷的,Mundo的模型需做修改.不同燃料喷雾撞壁后的反弹角度均在0°~90°范围内变化,而不是Stanton和Mundo模型中的65°~90°,因此模型中反弹角度的变化范围应增大至0°~90°.     

适用于汽油参比燃料TRF的多环芳香烃生成机理

构造了一个包括287种组分和1569个反应的汽油参比燃料TRF(toluene reference fuel)燃烧过程中多环芳香烃(PAHs)生成机理的详细化学反应动力学模型,引入四种PAH生长路径将多环芳香烃的生成机理发展到芘A4(C20H12)水平,并通过对PAH产率的分析,指出乙炔(C2H2)、丙炔(C3H3)、乙烯基乙炔(C4H4)以及含有奇数碳原子的环戊二烯自由基(C5H5)和茚基(C9H7)等物质对PAHs生成和生长起到重要作用.该机理可以较准确计算基础燃料(PRF)和TRF火焰的着火延迟期、燃烧火焰中小分子(PAH前驱体C2H2、C3H4等)和PAHs的物质浓度.通过与实验数据的比较表明,该机理在不同温度、压力、化学计量比下具有较好的性能.由此分析,该机理对碳烟前驱物PAHs的预测性能是可靠的.     

生物柴油替代混合物化学动力学模型构建及路径分析

以癸酸甲酯(C₁₁H₂₂O₂)和正庚烷(nC₇H₁₆)作为生物柴油替代混合物,通过相对分子质量、低热值以及含氧量与实际生物柴油对比确定两种组分按摩尔比1：1混合,并在此基础上构建了一个由691种组分、3226个基元反应组成的生物柴油替代混合物的化学动力学机理. 在激波管条件下该机理计算的着火延迟与实验数据吻合很好;在发动机条件下该机理计算的缸内压力与实验值吻合很好,CO、未燃碳氢和NOx与实验结果趋势一致.此外,本文还对替代混合物的低温反应动力学过程进行了分析,结果表明癸酸甲酯脱氢产物主要为MD2J和MDMJ. MD2J在低温阶段的主要消耗途径除了加氧之外,还有与正庚烷基(C₇H₁₅-1)第一次加氧产物(C₇H₁₅O₂-3)进行交叉反应;发生分解反应生成MP2D及与氧发生脱氢反应生成MD2D. 另一种主要脱氢产物MDMJ在低温阶段的主要消耗途径为通过同分异构转化为MD2J和MD3J.     

直喷汽油机喷嘴积碳对喷雾的影响

利用纹影法,在定容燃烧弹中对直喷汽油机喷油器进行喷雾特性试验,对比了未积碳喷油器、积碳喷油器和物理清洗过的积碳喷油器在不同喷射压力下的喷雾形态、喷雾锥角以及贯穿距离.结果表明:积碳后喷油器雾化质量较差,喷雾锥角和贯穿距离明显小于未积碳喷油器的喷雾锥角和贯穿距离,提高喷射压力后这种差距有所缩小;积碳喷油器单束油束贯穿距离差别较大,积碳后喷油器流量显著降低,且随喷油压力的增加,积碳喷油器流量的变化更为显著;扫描电子显微镜显示喷油器各喷孔积碳程度不一致,经X射线能谱分析检测后发现,机油中的某些成分以及摩擦产生的金属碎屑对积碳的形成起到促进作用.     

不同制备工艺钒系SCR催化剂理化及催化性能研究

本文研究了制备工艺对 TiO2-WO3-V2O5- 载体型催化剂理化特性及其在 NH3-SCR 反应中催化性能的影响.通过 XRD、TG/DTA 等分析方法考察了煅烧温度等对催化剂中各组分晶体结构的影响,确定了制备负载型催化剂的最佳煅烧温度为 500℃.不同制备工艺催化剂理化性能的对比表明,多步浸渍法不仅提高了锐钛矿型 TiO2 向金红石型 TiO2 的转变温度,而且使更多的钒氧化物处于较低的价态,有利于提高还原反应的催化性能;催化活性评价试验也表明使用多步浸渍法制备的 SCR 催化剂具有较高的催化活性和更宽的高活性反应温度窗口.最后考察了反应空速对多步浸渍法所制备催化剂 NOx 转化效率的影响,结果表明:随空速的增加,NOx 转化效率逐渐降低.     

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...     

柴油机燃烧过程羰基化合物演变历程研究

利用全气缸采样平台,结合高效液相色谱(HPLC)技术,研究了柴油机燃烧过程中单循环燃烧中间产物羰基化合物的演变历程。结果表明,甲醛在燃烧过程中呈先增加而后迅速降低的变化过程,最大值出现在放热率峰值之前。C2-C4羰基化合物在燃烧放热率最高点之前急剧降低,之后开始升高,并在燃烧后期趋于稳定。此外,在任意燃烧阶段,随着碳原子数的增加,羰基化合物的量都逐渐降低。     

电控喷油器喷射量特性小喷油脉宽非线性段研究

分析了电控喷油器喷射量特性小喷油脉宽非线性段的特性形态,设计了高精度测量小喷油脉宽非线性段的实验装置,以高阻型喷油器为例,精确测量了该喷油器小喷油脉宽非线性段的喷射特性,并研究了驱动电压和供油油压对其特性的影响,最后对小喷油脉宽非线性段进行了数值拟合,为汽油机电控喷油系统的设计打下了良好基础.     

乙醇汽油双燃料双喷射系统发动机经济性和排放特性

在1台汽油缸内直喷(GDI)发动机上添加进气道乙醇喷射(EPI)系统,将其改装为燃料混合比例实时可调的双燃料双喷射系统发动机。将改进的发动机应用于典型城市工况,重点对燃油经济性、微粒数量和质量排放特性进行研究,同时分析燃烧特性和气态常规排放物。研究结果表明:随着进气道乙醇喷射比(质量分数)R_(ethanol)增加,当量比油耗bESFC降低,摩尔乘数效应增强,更多燃烧产物在膨胀行程做功,从而提高有效热效率。碳氢化合物(HC)排放随着R_(ethanol)增加而逐渐降低,不依赖于发动机负荷的变化。各负荷下微粒数量和质量排放均随R_(ethanol)增加而降低。乙醇良好的蒸发特性和较高的含氧量能够抑制碳烟前驱物的生成,增强微粒氧化特性。乙醇与汽油混合形成的共沸点混合物能够增强汽油的挥发性,改善混合气质量,进而降低微粒排放。