稀燃纯氢发动机怠速燃烧与循环变动试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸发动机上,就怠速、稀燃条件下纯氢发动机的燃烧与循环变动特性进行了试验研究。试验结果表明,在过量空气系数为2.08~3.20,利用原机电子控制单元自动调整点火角及怠速马达开度可以将纯氢发动机怠速转速控制在原机目标怠速（790 r/m in）附近。随着过量空气系数的增加,发动机传热损失有所降低,但平均指示有效压力及燃烧持续期的循环变动略有增加。当过量空气系数由2.08提高至3.20时,每循环进入发动机的燃料能量流量减少约15.4%。

混氢体积分数对汽油机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的发动机上就过量空气系数为1.1时进气混氢体积分数对发动机性能的影响进行了试验研究。在发动机转速为1 400 r/min的条件下,调整了氢气的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数依次为01、%、3%4、.5%和6%。试验结果表明:混氢后发动机制动热效率升高,在混氢体积分数为6%时,发动机制动热效率比纯汽油机时平均提高14.53%;滞燃期与快速燃烧持续期缩短;缸压峰值增加,缸压峰值位置所对应的曲轴转角提前;发动机循环变动降低。在混氢体积分数较小时,CO排放随混氢比的增加而减少,但混氢体积分数为6%时的发动机CO排放有所升高;混氢后发动机HC排放减少,但NOx排放有所增加。

混氢对稀燃汽油机怠速性能的影响试验

在一台安装了氢气电控喷射系统的汽油机上,通过调整喷氢脉宽,研究了氢气占进气体积分数为3%时混氢对稀燃汽油机怠速燃烧与排放性能的影响。试验结果表明,混氢后发动机指示热效率提高;火焰发展期与快速燃烧持续期缩短;过量空气系数为1.3时,平均指示有效压力的循环变动系数由原机的33.9%降低至混氢后的13.7%;稀燃条件下,进气混氢有利于改善汽油机怠速时的HC、CO与NOx排放。

混氢对汽油机循环变动及稀燃极限的影响

针对汽油机在稀燃时循环变动高的问题,在一台加装了氢气喷射系统的发动机上就进气混氢对稀燃汽油机循环变动及稀燃极限的影响进行了试验研究。发动机在1400r/min的条件下,首先选择3%和6%两种不同的进气混氢体积分数,在不同过量空气系数条件下就混氢对汽油机循环变动的影响进行了研究。之后,在1%、3%和4.5%三种进气混氢分数条件下研究了混氢对汽油机稀燃极限的影响。研究结果表明,进气混氢有利于减少汽油机火焰发展期及快速燃烧持续期并降低稀燃时汽油机的循环变动;相同混氢分数条件下,发动机峰值压力的循环变动系数随过量空气系数的加大先增加后减小;混氢后发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45升高至混氢体积分数为4.5%时的2.45。

混氢改善汽油机低怠速性能研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,试验研究了混氢对发动机低怠速性能的影响。在怠速转速不变、维持进气混合气处于当量比的条件下,在0～6%的范围内逐渐增加氢气在总进气中的体积分数,测试了发动机转速分别为800、700、600 r/min时的低怠速性能。试验结果表明,纯汽油机怠速为800 r/min时,发动机稳定运行的燃料能量流量Ef为30.8 MJ/h,而当混氢分数增加至6.0%、怠速转速降至600 r/min时,Ef降低至18.6 MJ/h;随进气混氢体积分数的提高,发动机低怠速时的燃烧持续期缩短,HC、CO及NOx排放量降低,循环变动也减小。可见,进气掺氢可有效改善发动机的低怠速性能。

乙醇混氢发动机怠速性能的试验

利用进气混氢来改善乙醇发动机的怠速性能.试验在加装了电控氢气喷射系统的4缸点燃式内燃机上进行,在怠速条件下,逐渐增加氢气的喷射脉宽,研究混氢对乙醇发动机怠速性能的影响.在各种混氢分数下,减小乙醇喷射脉宽,使混氢前后的混合气始终保持在理论过量空气系数附近.结果表明,随混氢分数的增加,发动机热效率提高,燃料燃烧速度加快,循环变动降低,混氢后发动机HC排放降低但NOx略有升高,CO随混氢分数的增加先降低而后又有所升高.进气混氢有利于降低乙醇发动机的乙醛排放,当混氢能量分数由0%提高至13.84%时,乙醛排放降低约37.4%.

停缸对混氢汽油机怠速燃烧过程的影响

通过一套自主开发的电控单元调整氢气和汽油的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数(φH2)由0%逐渐增加至6.5%左右,同时减少汽油的喷射脉宽,使工作缸中混合气的过量空气系数始终保持在1.0附近.通过该电控单元还可以切断指定气缸的氢气与汽油供给,从而实现停缸控制.试验结果表明,φH2相同时,停缸后发动机充气效率提高,火焰发展期与快速燃烧期有所缩短,怠速转速的循环变动系数减小,泵气损失降低.停缸和加大混氢体积分数均有利于减少发动机怠速时的传热损失及能量消耗量.在φH2为6.63%且两缸停止工作的条件下,发动机怠速能耗量较原机降低约40%.

混氢对怠速工况发动机循环变动和排放的影响

针对汽油机怠速时循环变动大、排放高的问题,在一台加装了电控氢气喷射系统的1.6L汽油机上就混氢对发动机怠速性能的影响进行了试验研究。在怠速条件下,通过自主开发的电子控制单元调整氢气与汽油的喷射脉宽,使进气中混氢体积分数从0%逐渐增加至6.52%,同时减少汽油的喷射脉宽,以保证混氢后发动机仍工作在理论过量空气系数条件下。试验结果表明,混氢后发动机火焰发展期和快速传播期缩短;平均指示有效压力的循环变动系数由原机的9.97%减少至混氢体积分数为6.52%时的4.93%。NOx排放随混氢分数增加而减少;在混氢体积分数小于4.88%时,HC与CO随混氢比的增加而减少,但当混氢分数大于4.88%时,HC与CO排放再次升高。

进气压力对汽油混氢发动机性能影响的研究

在1台加装了电控氢气喷射系统的4缸汽油机上,研究了进气压力对混氢汽油机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:随着进气压力的增加,混氢前后发动机平均指示有效压力与指示热效率均有所升高;相同进气道压力条件下,混氢后发动机热效率有所提高,但进气压力较高时混氢后发动机平均指示有效压力有所降低;发动机HC与CO排放随进气道压力的增加而逐渐降低,但NOx排放随进气压力的增加而升高;相同进气压力条件下,进气混氢有利于改善发动机HC与CO排放。

点火角对汽油混氢发动机性能影响的试验研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,就点火角对汽油中掺混氢气时发动机性能的影响进行了试验研究。试验中发动机转速恒定在1400 r/min,混氢时通过调整氢气喷射脉宽使进气中氢气的体积分数为3%,同时调整汽油的喷射脉宽使混氢和不混氢两种条件下,发动机过量空气系数均保持在1.2。试验结果表明,与原机比较,混氢后发动机平均有效压力最大时的点火角延迟,燃烧持续期缩短,点火角相同时,HC和CO排放降低,但NOx排放有所增加;混氢时,随着点火提前角的增加燃烧速度明显加快,而排放物的变化趋势与原机相同:HC与NOx排放升高,而CO排放降低。

添加剂对乙醇汽油发动机性能影响的试验研究

以市售93号乙醇汽油作为试验用油,将一种含有过氧化物的助燃剂M以体积分数1‰添加到乙醇汽油中,在发动机试验台架上考察了该添加剂对乙醇汽油发动机燃油消耗率、缸压和瞬时已燃质量分数(mf)的影响。试验结果表明,在发动机未作任何调整情况下燃用乙醇汽油后,发动机燃油消耗率较原汽油机平均升高4.9%,向乙醇汽油中加入1‰体积分数的添加剂M后发动机燃油消耗率较乙醇汽油机平均下降3.1%。同时,加入该添加剂后发动机缸压峰值较乙醇汽油机有所升高,缸压和mf峰值所对应的发动机曲轴转角提前。

零碳及碳中和燃料内燃机应用进展

随着交通领域日益增长的能源需求,气候变化以及能源安全问题不断凸显,发展可再生燃料受到关注.氢和氨的生产来源广泛,本身不含碳,在未来的脱碳进程中将会扮演重要角色.各类醇、醚和生物燃料可通过合成捕集的二氧化碳和氢气及利用生物材料获得,是实现碳中和的有效途径,其本身具有类似于汽油或柴油的燃烧特性.回顾了各类替代燃料在点燃式(spark ignition,SI)和压燃式(compression ignition,CI)内燃机中的应用,并分析了它们对发动机性能及排放特性的影响.零碳燃料氢气具有良好的燃烧特性,单独使用可以实现零碳排放,作为添加剂可以促进主燃料的燃烧,降低碳排放.零碳燃料氨的抗爆性能优良,可与氢气混合使用,但需要考虑较高的氮氧化物(NO;)排放.碳中和燃料能够单独在发动机中使用,也可与零碳燃料氢气混合使用,实现发动机高效、低排放.

车用锂离子电池热安全问题研究综述

锂离子电池(lithium-ion battery,LIB)由于其高能量密度、易维护、循环寿命长和环境污染小等优点得到了快速发展,逐渐成为了电动汽车动力系统的首选.然而,锂离子电池的热稳定性较差,在某些滥用条件下可能会引发火灾、爆炸,从而造成人身伤害和财产损失.锂离子电池的安全问题严重阻碍了电动汽车等相关领域的发展,因此电池安全性的深入研究势在必行.分析了近期由锂离子电池着火引发的电动汽车安全事故,基于国内外学者关于锂离子电池热安全的研究,详细讨论了锂离子电池的热失控化学反应机理,并对目前动力锂离子电池的热安全研究进展进行了概述.研究结果发现,锂离子电池的自燃问题是造成电动汽车火灾事故频发的主要原因之一.虽然目前关于锂离子电池热失控的反应机理及影响因素等方面的研究已经取得了较大进展,但有关详细的电池火焰机理及火焰传播过程等方面的研究仍然较少,并且还未发现能够有效解决电池自燃问题的方法.故如何提升电池安全性能仍是亟待解决的问题.

混氢汽油机的燃烧及排放特性试验

针对汽油机热效率低、排放高的问题,通过进气混氢降低汽油机的能耗和排放.在一台4缸汽油机上安装一套电控多点顺序气道氢气喷射系统,可实现汽油和氢气在进气道的现场混合.在发动机转速为1 500 r/min及理论当量比条件下,选择混氢体积分数为1%、1.5%、2%、3%的4种不同进气,对混氢汽油机的燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:在混氢体积分数为3%的工况下,与原机相比,发动机制动热效率平均提高了3.23%,缸压峰值的循环变动平均减少了3.18%.随着进气中氢气体积分数的增加,发动机着火滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧峰值压力增加,CO_2与HC排放明显降低,但NO_x与CO排放有所增加.混氢对改善发动机性能效果显著.

动力锂离子电池老化速率影响因素的实验研究

针对动力锂离子电池的老化现象,以高比能量锂离子电池LG-21700为研究对象,以放电容量、欧姆内阻以及极化内阻作为表征参数,基于电池测试系统分别探究了充电倍率、放电倍率、充电截止电压、放电截止电压以及环境温度5种老化应力对电池老化速率的影响.研究结果表明:充放电倍率越大时,容量衰减速率越快,欧姆内阻和极化内阻的增长速率越快;充电倍率是影响老化速率的决定性因素,当充电倍率达到1.00 C时,电池的循环性能极差;充放电的截止电压区间越大,电池容量衰减速率以及欧姆内阻、极化内阻的增长速率越大;恒流恒压的充电方式有助于延缓老化;动力电池在低温环境中进行老化时,由于锂沉积的作用,其容量衰减速率以及内阻增长速率剧烈升高.综合考虑电池的容量特性、循环特性以及工作温度,在30~35℃进行充放电不仅可以延缓电池老化,还可以提高电池的工作性能,保证电池安全.综上,减小充放电倍率、充放电深度以及在合适的环境温度使用电池可以有效延长电池的使用寿命.

三元18650电池低温放电特性的实验研究

为研究三元材料锂离子电池的低温性能,以国内某公司生产的三元材料2.6 A·h单体电池以及自制的23.4 A·h电池模组为研究对象,对不同放电倍率下三元材料锂离子电池放电电压、放电容量及温度等特性进行了研究.研究结果表明,当环境温度为-20℃时,单体和模组的放电端电压曲线呈非线性变化;单体电池的放电容量随放电倍率的增大而减小,电池模组的放电容量随放电倍率的增大而增大;电池放电倍率越大,电池的发热量越大,电池的温升越高,同一倍率下,电池模组中心电池的温升是单体电池温升的2.6倍.

进气混氢对汽油机性能的影响

进行了汽油机在怠速和2000r/min条件下的混氢实验,通过对比原机和混氢之后的缸压、排放和油耗,发现氢气的混入可以显著改善缸内燃烧,提高做功能力,对怠速时的排放也有所改善,2000r/min时混氢会使NO_x排放升高.混氢对燃烧的改善使燃油消耗率下降,起到了节油的作用.

进气道结构对汽油转子发动机燃烧过程的影响

为了研究进气道结构对于转子发动机性能的影响,基于CONVERGE,构建了适合汽油转子发动机工作过程的数值模拟计算模型,并与试验结果进行验证.通过对比端面进气、周边进气和复合进气结构下转子发动机的缸内流场、火焰传播及排放物形成过程,研究了进气道结构对转子发动机燃烧过程的影响.结果表明:不同进气道结构导致缸内流场差异明显;在上止点附近,周边进气的混合气流速比端面和复合进气分别快16.41%和6.57%;3种进气道结构下,周边进气火焰传播最快,燃烧速率最高;与端面进气相比,复合进气的峰值缸压提升6.05%,所对应的曲轴转角提前4.95°;在排气门开启时刻,端面进气方式下NO_x排放最低,复合进气的CO排放比端面进气降低1.03%.

掺混重整气对汽油机燃烧及排放特性的影响

车载燃料重整制氢技术可以回收发动机尾气余热,在线制取重整气与汽油混合燃烧。基于一台1.6 L四缸汽油机,在转速1 800 r/min,进气道绝对压力61.5 kPa,理论当量比条件以及最大制动扭矩点火角条件下,考察混重整气对汽油机燃烧和排放性能的影响。试验结果表明:随着进气中重整气混合分数的逐渐增加,重整气中氢气的体积分数逐渐升高,燃油油耗率降低,指示热效率升高。尾气中HC、NO x和CO2的排放量降低,而CO的排放量则有所升高。

添加剂DTBP对高辛烷值汽油燃烧及排放影响的试验研究

针对助燃剂的特点,选用二叔丁基过氧化物(DTBP)作为汽油添加剂,按体积分数1‰分别添加到95#和97#汽油,通过发动机台架试验,研究DTBP对燃油经济性、燃烧特性和排放特性的影响。结果表明,DTBP能有效降低95#和97#汽油的油耗率;DTBP在中、高负荷能提高95#和97#汽油缸压峰值,提高燃烧速度;在高负荷能改善CO、HC和NOx排放。