EGR和稀燃对甲醇发动机燃烧及排放特性的影响

在废气再循环(EGR)和稀燃策略下,以一台进气道喷射点燃式大功率甲醇发动机为试验对象,研究了两种稀释策略及复合稀释对甲醇发动机性能、燃烧及排放特性的影响。试验结果表明:在相同的稀释率下,稀燃比EGR能拥有更高的缸压峰值、更短的燃烧持续期、更低的燃油消耗率和更高的有效热效率。稀燃策略在降低HC和CO排放方面效果较为显著,而EGR策略能更为有效地降低NO_(x)排放。在未燃甲醇和甲醛排放方面,稀燃策略效果都较好。与EGR单独稀释相比,复合稀释能显著提高甲醇发动机的有效热效率。复合稀释对HC排放的影响较小,在降低CO排放方面和过量空气稀释效果相似,优于EGR稀释,最大降低幅度高达80.3%;拥有更好的抑制NO_(x)排放的效果,最大降低幅度为97%。复合稀释时,未燃甲醇排放与EGR单独稀释时相当,高于过量空气单独稀释;高稀释程度复合稀释时,甲醛排放有所下降。

大功率甲醇发动机爆震的仿真分析与研究

为了研究大功率甲醇发动机的爆震特性,文章采用GT-power软件建立甲醇发动机的仿真模型,通过台架试验数据对仿真模型进行标定并调试爆震模型,对发动机在低、中、高转速全负荷工况下的性能和爆震特性进行仿真分析。结果表明:随着压缩比或点火提前角的增大,发动机产生爆震的趋势明显增大、爆震强度增大、爆震开始时刻提前,其中点火提前角增大引起的爆震使发动机整体性能提高;轻微爆震时,发动机整体性能提高;严重爆震时,峰值缸压急剧升高,发动机整体性能恶化;不同转速下,爆震对发动机性能的影响程度不同,其中,在中转速工况下,严重爆震对发动机动力性及燃油经济性的影响较小。

大功率甲醇发动机性能多目标优化

以发动机空燃比、EGR率、进气早开角和排气早开角为优化变量,研究甲醇发动机在全负荷不同转速下对扭矩、有效燃油消耗率和NOx排放的影响规律。利用GT-power软件构建了甲醇发动机一维数值模型,通过D-Optimal拉丁超立方试验设计方法构建发动机响应面模型,分析了各优化变量对发动机性能的影响程度;最后以发动机最大扭矩、有效燃油消耗率和NOx排放为优化目标,利用NSGA-Ⅱ遗传算法迭代得到Pareto前沿最优解集。优化后的结果表明:3个转速下的甲醇发动机的扭矩平均提高了2.09%,NOx平均下降了18.77%,与此同时,甲醇发动机的有效燃油消耗率也得到了改善。

EGR对点燃式大功率甲醇发动机的影响研究

以一台进气道喷射点燃式大功率甲醇发动机为试验对象,研究高、中、低三转速低负荷工况下不同EGR率对M100甲醇发动机燃烧和排放特性的影响。试验过程中保持发动机转速、喷醇量、过量空气系数和点火提前角不变。研究结果表明:在燃烧特性方面,甲醇发动机应用高压EGR系统,能够使峰值缸压和放热率下降,燃烧重心推迟,滞燃期延长,循环变动率增大,压升率降低;虽然燃烧持续期有所缩短,但随着EGR率的增大,主体放热过程(约占累计放热量70%)的燃烧化学反应速度减缓。在排放特性方面,随着EGR率的增加,CO和NO_(x)排放显著降低,较EGR率为0%时最大降低幅度分别高达39.13%和97.17%;HC排放最大增长幅度为341%;未燃甲醇和甲醛的排放呈现上升的趋势,最大增长幅度分别高达376.3%和163.1%。