稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究
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甲醇发动机试验方法标准范围本标准规定了甲醇发动机的试验方法,包括试验条件、试验准备、试验程序、试验记录与报告、试验结果分析和试验安全与环保要求等方面的内容。
本标准适用于甲醇发动机的试验和测试。
规范性引用文件以下文件对于本标准的实施是必不可少的。
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术语和定义以下术语和定义适用于本标准:1.甲醇发动机:以甲醇为燃料的内燃机。
2.试验条件:进行甲醇发动机试验时所应满足的条件,包括环境条件、设备条件和样品条件等。
3.试验准备:进行甲醇发动机试验前的准备工作,包括试验计划的制定、试验设备的准备、样品的选取和预处理等。
4.试验程序:进行甲醇发动机试验的具体步骤和方法。
5.试验记录与报告:试验过程中应记录的数据和试验结果的分析报告。
6.试验结果分析:对试验结果进行数据处理和分析的方法。
7.试验安全与环保要求:进行甲醇发动机试验时应道守的安全和环保要求。
试验条件1.环境条件:实验室应满足相应的环境条件要求,如温度、湿度、清洁度等。
2.设备条件:进行甲醇发动机试验所需的设备应满足相应的技术要求,如发动机性能测试设备、燃料分析设备等。
3.样品条件:用于试验的甲醇发动机样品应符合相关标准和规定的要求,如燃料质量、发动机性能等。
试验准备1.制定试验计划:根据试验目的和要求,制定详细的试验计划,包括试验项目、试验步骤、试验周期、数据处理方法等。
2.准备试验设备:根据试验计划,准备所需的试验设备,并确保其处于良好的工作状态。
3.选取样品:根据试验要求,选取符合要求的甲醇发动机样品,并进行必要的预处理。
4.安全检查:在进行甲醇发动机试验前,应对实验室和设备进行安全检查,确保符合安全要求。
试验程序1.启动发动机:按照操作规程启动甲醇发动机。
2.性能测试:在甲醇发动机的不同工况下,使用性能测试设备测量并记录发动机的性能数据,如功率、扭矩、油耗等。
丁醇-柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性试验研究李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑【摘要】为了深入研究丁醇同分异构体在双燃料发动机上燃烧和排放的差异,基于1台重型6缸涡轮增压柴油机,在转速1500 r/min、缸内循环总能量1280 J/cycle 工况下,针对正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料的燃烧和排放特性进行了试验研究.研究结果表明:随着柴油喷射定时的提前,正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料燃烧的最大缸内压力相位、放热率峰值相位和θCA10提前,最大缸内压力、缸内最高平均温度和燃烧持续期增加,放热率峰值和最大压力升高率先增大后减小,HC,CO和颗粒物排放降低,而NO x排放先增加后减少.在相同的柴油喷射定时和丁醇替代比条件下,相比于正丁醇-柴油双燃料燃烧,异丁醇-柴油双燃料燃烧的θCA10,θCA50和θCA90均提前,滞燃期和燃烧持续期变短,最大缸内压力、放热率峰值和最大压力升高率降低,HC和NO x排放较高,而CO和颗粒物排放较低.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】8页(P77-84)【关键词】正丁醇;异丁醇;柴油;双燃料;燃烧;排放【作者】李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑【作者单位】西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039;国家汽车质量监督检验中心 ,湖北襄阳 441004;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TK421.2近年来,采用缸内直喷高活性燃料+气道喷射低活性燃料的双燃料(或RCCI)燃烧模式已成为国内外的研究热点。
该模式能够通过调节缸内工质的活性分布和梯度有效地控制燃烧相位、放热规律并降低压力升高率,可在全工况范围内实现稳定燃烧[1-2]。
为进一步改善单燃料LPG发动机的HC、CO、NO排气温度、燃料消耗特性、采用电控系统,选用宽域空燃比氧传感器(UEGO),确保在不同工况时精确控制空燃比。
UEGO也称稀氧传感器,它不同于普通的理论空燃比传感器,后者是根据混合气的浓度或稀给出高或低的电压开关信号,而UEGO的输出信号则是在10:1~20:1之间与A/F成正比变化。
通过在运行时保持不同的空燃比,研究其排放和动力性。
另外由于LPG在稀混合器下具有稳定的着火特性,利用LPG稀燃潜力大的特性,尽量提高LPG发动机的热效率。
因而也就稀燃条件下的LPG发动机的排放特性对优化其总体性能更具现实意义。
NO的排放与过量空气系数的关系■—■Φ=1.4 ●—●Φ=1.3 ▼—▼Φ=1.0 □—□Φ=0.9NO的排放与过量空气系数和转速的关系如图所示。
影响NO排放的两个主要因素,一是燃烧过程和膨胀过程早期的气缸内氧气的浓度,他又昏昏前期的过量空气系数决定,通常存在一个NO 排放量最大的混合气浓度,过浓或过稀都会使NO的排放量下降;另一个就是燃烧过程的最高温度。
在一定空燃比的情况下,发动机的运转参数对燃烧的最高温度影响很大,在此只考虑转速的影响。
转速对燃烧最高温度的影响在低速时,由于气缸内的气体流动减弱,火焰传播的速度减低,散热损失和漏气损失相对增加,导致最高燃烧温度下降。
随着转速的提高气缸内气体流动强度加强,火焰的传播的速度上升,散热损失和漏气损失相对下降,使得最高燃烧温度存在上升的趋势;同时由于进排气的时间相对缩短,未燃混合气中的已燃气体质量分数增加,工质的比热容用上升,单位质量燃料燃烧后火焰温度升高值下降,同时废气的比例上升,也使得火焰的传播速度下降,导致最高燃烧温度存在下降趋势。
过量空气系数Φ=1.2时NO的排放比较理想,随着转速的上升,急剧下降,说明转速提高总体上使得最高燃烧温度的快速降低,在过量空气系数Φ=1.0时,即处于理论空燃比状态,火焰的传播度最快,随着转速的升高,缸内燃烧温度快速升高,NO排放量快速上升,在高转速时NO的排放量已经接近过量空气系数Φ=0.9时的混合气较浓,燃烧相对缺氧,NO的排放总体处于较低水平。
《压燃式甲醇发动机燃烧与排放的仿真研究》篇一一、引言随着全球对环保和能源可持续性的日益关注,新型清洁能源和高效动力系统已成为研究热点。
压燃式甲醇发动机作为一种具有潜力的动力系统,其燃烧特性和排放性能的研究显得尤为重要。
本文旨在通过仿真研究,深入探讨压燃式甲醇发动机的燃烧过程与排放特性,为发动机的优化设计和性能提升提供理论支持。
二、甲醇发动机的工作原理与特点压燃式甲醇发动机采用自燃原理,通过压缩行程提高缸内温度,使甲醇在无需点火的情况下自行着火。
这种发动机具有较高的热效率,同时甲醇作为一种生物质能源,具有可再生、环保等优点。
然而,甲醇的燃烧特性与传统的汽油、柴油有所不同,其燃烧过程和排放特性需要进一步研究。
三、仿真模型的建立为了研究压燃式甲醇发动机的燃烧与排放特性,本文建立了相应的仿真模型。
该模型基于计算流体动力学(CFD)和化学反应动力学原理,考虑了发动机的几何结构、燃烧过程、排放物生成等因素。
通过输入发动机的参数,如缸径、活塞行程、压缩比等,可模拟出发动机的燃烧过程和排放特性。
四、燃烧过程的仿真研究1. 燃烧室内的流场分析:通过仿真模型,可以观察到甲醇在燃烧室内的流场分布。
合理的流场设计有助于提高甲醇的混合和燃烧效率。
2. 燃烧过程的分析:仿真模型可以模拟出甲醇的着火过程、火焰传播过程以及燃烧持续时间等。
这些数据对于评估发动机的性能和优化燃烧过程具有重要意义。
3. 影响因素的分析:通过改变仿真模型的参数,如压缩比、甲醇的浓度等,可以分析这些因素对燃烧过程的影响。
这有助于找出最佳的发动机工作参数,提高发动机的性能。
五、排放特性的仿真研究1. 排放物的生成过程:仿真模型可以模拟出发动机在燃烧过程中产生的排放物,如一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)等。
2. 排放物的分析:通过分析排放物的生成过程和浓度,可以评估发动机的环保性能。
同时,可以找出影响排放物生成的主要因素,为优化发动机设计提供依据。
甲醇燃料的燃烧参数测试技术甲醇燃料是一种在当前世界能源危机背景下备受瞩目的绿色、清洁、高效替代燃料。
其低碳、低排放、高能量利用率等优点已经得到了越来越多的关注和推广。
而在甲醇燃料的安全和可靠性方面,燃烧参数测试技术则成为了必要的保障手段。
一、甲醇燃料的燃烧原理甲醇是一种含氧化合物,其分子式为CH3OH。
其燃烧反应可以用下式表示:CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O从上式中可以看出,甲醇的燃烧产物是CO2和水。
这种燃烧反应不仅产生的废气排放量低,而且其燃烧时释放的热量比汽油和柴油高得多,所以同样的燃料使用量可以产生更多的能量,同时也促进了动力输出。
二、甲醇燃料的燃烧参数为了保障甲醇燃料在使用过程中的安全和可靠性,必须对其燃烧参数进行测试。
甲醇燃烧的主要参数有以下几个方面:1. 燃烧温度燃烧温度是指甲醇燃料在燃烧过程中产生的温度。
燃烧温度的高低可以影响燃烧效率和排放物的生成量。
高燃烧温度一方面可以提高燃烧效率,产生更多的能量;另一方面,高温度也容易导致氮氧化物的生成,出现环境污染问题。
因此,燃烧温度需要控制在一定范围内。
2. 混合比混合比指的是甲醇燃料与氧气(或空气)的配比。
混合比的调整可以影响甲醇燃料的燃烧效率和排放物的生成量。
过少的氧气配比会降低燃烧效率,生成较多的一氧化碳和未燃烧甲醇等有害物质;过多的氧气配比则会导致燃烧效率降低,同时也会增加氮氧化物的生成。
3. 燃烧速率燃烧速率是指甲醇燃料在燃烧过程中产生的能量释放速率。
燃烧速率的快慢决定了甲醇燃料的动力输出以及排放物的生成量。
如果燃烧速率过快,容易产生爆炸等安全问题;如果燃烧速率过慢则会影响动力输出和燃烧效率。
4. 发动机性能甲醇燃料的使用要求使用燃料系统和动力系统全面匹配。
因此,除了燃烧参数的测试外,还需要对发动机的性能进行测试,以便匹配更适合的燃料系统和动力系统。
三、甲醇燃料的燃烧参数测试技术甲醇燃料的燃烧参数测试需要使用专门的测试设备和技术。
柴油-甲醇混合燃料对发动机性能的影响研究潘芝桂;邵毅明;吴岳伟【摘要】配制了不同掺混比例的柴油-甲醇混合燃料,运用GT-Power对燃用不同掺混比例柴油-甲醇混合燃料的单缸直喷柴油机的动力性、经济性及排放性进行了仿真研究.结果表明在柴油机基本结构和参数不作改动的前提下,随着混合燃料中甲醇比例的增大,发动机的动力性有所下降,燃油消耗则明显上升,尾气中NOx和CO 排放量下降幅度较大.【期刊名称】《公路与汽运》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】汽车;柴油机;柴油-甲醇混合燃料;动力性;燃油消耗;尾气排放;GT-Power 【作者】潘芝桂;邵毅明;吴岳伟【作者单位】重庆交通大学,交通运输学院,重庆,400074;重庆交通大学,交通运输学院,重庆,400074;重庆交通大学,交通运输学院,重庆,400074【正文语种】中文【中图分类】U464.172为了解决石油资源短缺的问题,满足日益严格的排放法规要求,用醇类、天然气、二甲醚、液化石油气、生物质燃料等替代燃料与燃油掺混使用作为发动机的代用燃料,以节约石油并改善发动机燃烧和排放特性的研究得以广泛进行。
甲醇来源丰富,价格、成本较低,燃烧时无烟,且含氧,燃烧时有“自供O2”效应,能显著改善燃烧,因此被看作是未来最有前景的石油替代燃料之一。
目前关于甲醇与汽油混合燃烧的研究较多,而甲醇与柴油混合燃烧的研究还有待深入,对发动机的燃烧特性、动力性及排放的影响还需进一步探讨,主要原因是柴油和甲醇的物性参数差别较大,在柴油中掺烧甲醇比在汽油中困难。
但因柴油机具有热效率高、燃油经济性好、CO和HC排放低等优点而得到了越来越广泛的应用,所以,在不改动或较少改动柴油机结构的情况下,燃用柴油-甲醇混合燃料能带来巨大的社会效益和经济效益。
基于上述原因,该文在一台未经改装的单缸直喷柴油机上运用内燃机工作过程模拟软件GT-Power,模拟研究燃用不同掺混比例柴油-甲醇混合燃料对柴油机动力性、经济性及排放性能的影响。
柴油/甲醇发动机的燃烧与排放特性摘要:甲醇是内燃机较理想的替代燃料之一。
在柴油机上燃用甲醇能有效地降低碳烟和NOx的排放,因此,柴油机燃用甲醇的技术得到了人们广泛的重视。
本文对一台高速直喷式柴油机采用柴油/甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性及排放特性进行了研究。
试验结果表明,和纯柴油模式相比,柴油/甲醇组合燃烧模式的动力性和经济性都有所提高,排气温度有所下降;NOx和碳烟排放下降幅度较大。
但是,HC和CO排放增加较多,微粒比排放量也有所增加。
关键词:柴油机;甲醇;组合燃烧;燃烧特性;排放Abstract:The methanol-fueled diesel engine Call considerably depress smoke density and Oxides of Nitrogen (NOx) emissions.Therefore.the investigation of diesel engines fuelled with methanol has been attended. In this study, methanol was pre-mixed in the intake manifold of a diesel engine, and the combustion characteristics and emissions of the compound combustion were investigated. The experimental results indicated that the DMCC engine is superior to the diesel engine in performance and economy and exhaust gas temperature decrease. NOx reduction and smoke density reduced, however, HC, C0 and PM emissions increase.Keywords: diesel; methanol; compound combustion; combustion characteristics; emissions随着汽车工业的发展,世界汽车年产量已达5000余万辆,我国在2005年将达到600万辆,汽车保有量增长很快,2000年达到1608.9万辆[1],汽车排出的大量废气污染在严重地威胁着人类的生态环境。
第39卷第2期 2018年P月内燃机工程Chinese Internal Combustion Engine EngineeringVol. 39 No. 2April. 2018文章编号!1000 — 0925(2018) 02 — 0048 —0&390022稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究黄震!,金兆辉!,姜北平!,任瑞雪2,安东%洪伟1(1.吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130022;2.长春一汽四环发动机制造有限公司,长春130000)Experimental Study on Combustion and Emission Characteristics ofa Lean Burn Engine Fueled with Methanol/GasolineH U A N G Zhen1J N Z h a o h u i1J A N G B e ip in g1,R E N R uixue2,A N D on g2,HONG W si1(1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control,Jilin University,Changchun 130022,China;2. Changchun FAW Sihuan Engine Manufacture Co.,Ltd.,Changchun 130000,China)Abstract ;The combustion and emission characteristics of a GDI turbocharged engine fueled withdifferent methanol/gasoline blends respectively were investigated under lean burn conditions. Results showthat under lean b urn conditions,the equivalent fuel consumption tends to decrease first and then increasewith the mixture concentration getting thinner. It will increasewith the rise of methanol/gasolin lower than the original. In the p rocess of the mixture getting thinner,the peak cylinder pressure andcombustion temperature decrease,while thecombustiondurationandcycle-to-cyclevariabilitygraduallyincrease,Under leanburnconditions,t h e CO emissions t end t o decrease and t h e HC emissions decrease firs tand the increase,while t h e NO:, emissions increase firs t and t h en decrease,and will decrease with theincrease of the volume fractionofmethanol. Moreover,when theengineoperateswithmethanol/gasolineblends,t h e emission levels of NO:, and CO are lower t h an w i t h gasoline opera t i o n.摘要;在一台汽油缸内直喷(GDI)增压发动机上,研究了稀燃条件下燃用不同甲醇汽油混合燃料的燃烧特性和排放特性。
试验结果表明:稀燃条件下,随混合气农度逐渐变稀,当量燃油消耗率呈现出先降低后升高的趋势,并且随着甲醇比例的增加,当量燃油消耗率增加,但均低于原机。
在混合气逐渐变稀的过程中,燃烧时缸压峰值和燃烧温度总的变化趋势是逐渐降低,而燃烧持续期和循环变动率逐渐升高。
稀燃条件下,C O排放量逐渐降低,碳氢化合物排放呈先降低后增加的趋势。
NO。
排放量总的变化趋势是先增大后逐渐降低,随着甲醇体积分数的增加,NO。
的排放量逐渐降低,且3种甲醇、汽油混合燃料的NO。
*C O排放量都低于油燃 。
关键词;GDI发动机;甲醇汽油;稀薄燃烧;燃烧特性;排放特性Key words;GDI engine;methanol/gasoline; lean burn;combustioncharacteristi c s;emission charact e ris t i c sDOI;10. 13949/j. cnki. nrjgc. 2018. 02. 008中图分类号;TK411+.2 文献标识码;A收稿日期;2017-04-10 修回日期;2017-05-04基金项目:国家自然科学基金项目(51276080);吉林省自然科学基金项目(20170101137JC)Found Project:National Science Foundation of China(51276080) ;The Jilin National Science Foundation(20170101137JC)作者筒介:黄震"<<1一),男,硕士,主要研究方向为内燃机工作过程优化与控制,huangzhen%lu@qq. com;姜北平(通信作者),女,工程师,主要研究方向为内燃机工作过程优化与控制,jiangbp@。
2018年第2期内燃机工程〇概述甲醇作为一种含氧量高、火焰传播速度快、辛烷值高的燃料,其制备原,与汽油混合有助于燃烧,同时还能够降车尾气中常规排放,因而作为发动机高效的燃料受到广泛重视。
此,由于中国“贫油”的能源格局,开发和推广甲油燃中国的能源安全具有十分的P 意义。
因此,进行甲醇汽油燃料在发动机上的应用研究具有十分的[1]。
学甲油燃料进行了大量的研究。
文献[2]通过改变单缸火花点火式发动机的转速、点 火和压缩比等参数发现燃用M5(本文中M5、M15等表示不同配比的甲油混合燃烧,其中数字为甲醇体积百分比)燃的有效压力最大,燃用M20燃料时的有效热效率最大。
文献[3]对燃用不同比例甲油燃料的火火式发动机进行了外特性和速度特性试验,发现使用M15燃料能够获得最高的输出功率和最小燃油消耗率。
文献[4-5]的方式计算分析了燃烧室形状、涡流比、燃空比、压缩比等参数对火焰传播速度和燃烧速率的影响。
文献[6]]比例甲油的非常规排放物和燃烧特性进行了研究,发甲醇比例的力a,发动机动力性和经济性没有出显变化,而常规排放物却线性增加。
*]在单缸4冲程油机燃用M10、M20 和M30 进了空和试验,发着燃料中甲醇体积分数增加,C O和H C排放显著降低。
国内学者也开展了大量相关研究。
文献[8]对汽油机分别燃用纯汽油M0和M10 燃料的动力性、经济性和排放特性进行了试验研究。
[9]在缸电控喷射点燃式发动机上研究了点火和喷射冷起动时着火特性和H C排放的影响。
[10]中对甲油混合燃颗粒排放的影响展开研究。
[11]在油机上,在不同比例的甲油燃料中添加强化燃料下不同体积分数甲醇汽油G D I发动机的燃烧特性和排放特性的研究还比。
基于此,本次在一GDI 油机燃用不同体积分数的甲醇油研究了在稀燃条件下发动机的燃烧特性和排放特性。
1试验装置与方法1.1试验设备试验用发动机为某直列4缸增压直喷汽油机,图1为试验示意图,发动机参数如表1所示。
在试验中使用洛阳南峰测功机厂生产的C W160型 机,发动机控制研产的FST2E 610H型发动机测控,并采用长春第一光学有限公司生产的W Y C H21A3型光电信号器曲轴转角信号。
用A V L公司生产的733S. 18型油耗仪测出内的燃油量,采用K istler公司的6117B火式压力器测量缸内压力信号,经过A V L电荷放大器放大燃烧分析仪,同时用A V L公司生产的D IC O M400排气分析仪量其常规排放物,而过量空气系数用A V L公司生产的过量空气系数分析仪来加。
利用FreeSCale9S12 机控制,并通过L a b V IE W对发动机的喷油脉宽、喷油时刻、喷油、点火时刻进行实时控制。
气缸压力Freescale中冷后压力和温度计算机2PI空气流量计Im M m中冷器=H M])转速转矩控制mmI C A N^h排放仪〇)2分析仪111」44*咎如<~(醇醚类混合剂)对发动机外特性、燃油经济性和排放特性进行了相应的试验。
文献[12]对甲醇、汽油双燃料不同喷射方式对燃烧排放、热效率、爆震抑制的影响进行了试验研究。
油机常采用均质化学计量比的混合气来调节发动机的负荷,这可使发动机在理论空燃比下获得的排放,但无分发挥动力性和经济性。
稀薄燃烧是解决节能和排放的最重要的手[13]。
大部分研究主中在进气道喷射(PF!)发动机燃用甲油时的性能与排放方面,对稀燃条件图1试验系统示意表1发动机技术参数技术数名称数排量) 1 390缸径/mm X行程/m m76. 5 X75. 6压缩比10. 0最大功率/kW96(5 000 r/m in.)最大转矩/(N •m)220(1 750〜3 500 r/mi.)发动机型式4缸,,6气门,双顶置凸轮轴内燃机工程2018年第2期图2泵气损失压力量空气系数的变化图3为稀燃条件下,甲醇汽油混合燃料的当量 燃油消耗率&随甲体积分数变化的曲线,本文根 据能量相等原则采用当量燃油消耗率来进行分 析[14]。
在混合气变稀的过程中,当量燃油^率呈现出先降低后升高的变化趋势,在心=1. 2时。
结合图2可知,随着混合气变稀泵气损失压 力在逐渐减小,从而使燃油经济性提高。
混合气进一步变稀时,缸内燃烧恶化,燃油经济性降低。
并且,由于甲醇的添加使其当量燃油 率较燃用纯汽油时出现了程度的降低。
这主要是甲醇本的理化性质决定的,甲醇是含氧燃料,火焰传播速9>,图3燃油消耗率随过量空气系数的变化2.2对燃烧过程的影响图P 为稀燃条件下,甲醇汽油混合燃料燃烧时 的缸压峰值随甲醇体积分数的变化曲线。
可以看出,混合气在变稀的过程中,缸压峰的变化是降。
这主是由 于混 气变稀, 缸内的可燃混合气增加,从 大了工质的比热容,使燃烧速度减缓,定容放热量减小,导致失增大,从而使缸内燃烧温度降低[15]。