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NO_x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。

高温高压条件下甲醇裂解气-空气-稀释气层流火焰传播速度和马克斯坦长度研究

利用球型发展火焰研究了不同燃空当量比(0.4～5.0)、初始温度(310K、360K和410K)、初始压力(0.1MPa、0.25MPa和0.5MPa)、稀释气(N2和CO2)和稀释度(0、0.1、0.2、0.3和0.4)条件下甲醇裂解气-空气-稀释气混合气的预混层流燃烧速度和马克斯坦长度。研究结果表明,甲醇裂解气-空气混合气层流燃烧速度在当量比为1.8处达到最大值,并且随初始温度的增加而增加,随初始压力的增加而减小。马克斯坦长度随初始温度的增加而减小,随初始压力的增加而减小。N2和CO2作为稀释气加入混合气降低了混合气层流燃烧速度,较稀混合气时马克斯坦长度随稀释度的增加而减小,化学计量比附近和较浓混合气时马克斯坦长度随稀释度的增加而增加。稀释气CO2对层流燃烧速度和马克斯坦长度的影响高于N2。

铜基/钯基催化剂甲醇裂解气发动机的燃烧特性

以一台电控点火式发动机为原型机,在尾气管上安装甲醇裂解装置,回收废气余热汽化裂解甲醇为裂解气并送入气缸燃烧.在裂解装置中分别采用了钯基和铜基两种催化剂,对比研究了在两者作用下生成的甲醇裂解气在发动机缸内燃烧特性、经济性以及动力性.结果表明,裂解气缸内燃烧压力最大值高于汽油,铜基、钯基催化剂裂解气分别增加为6.2%～14.3%和10.5%～21.5%.裂解气放热率也高于汽油,钯基催化剂裂解气的放热率最高,裂解气的循环变动率较之汽油略有增加.裂解气的快速燃烧期较汽油缩短,铜基和钯基催化剂裂解气缩短幅度高达4.8%和7.1%.裂解气经济性明显优于汽油,同时动力性能够达到原机95%以上.

铜基/钯基催化剂甲醇裂解气发动机性能

以一台点火式电控发动机为原型机,在其排气管上串接一甲醇裂解器,利用废气余热裂解甲醇制取裂解气,然后作为发动机燃料.在改造后的发动机上,分别进行了铜基和钯基催化剂作用下甲醇裂解为裂解气的应用性能研究.结果表明,铜基或钯基催化剂裂解气发动机动力性能够达到原机95%以上,裂解气发动机当量燃料消耗率较之汽油机下降了24%左右,在仅用前级催化转化器时发动机碳氢(HC)排放和一氧化碳(CO)排放仅为原机的10%左右,氮氧化物(NOx)排放为原机的20%左右.与铜基催化剂相比,钯基催化剂裂解气发动机性能更好,而且其催化裂解效率、可靠性、催化剂附着性等方面均优于前者.

甲醇裂解气发动机排放性能试验

以一台点火式电控发动机为研究对象,甲醇裂解装置安装在发动机排气管上回收废气余热,进行了甲醇裂解气在点燃式发动机上应用燃烧的排放性能试验研究.研究表明:通过甲醇裂解气在发动机上的稀燃,其动力性较之原机稍微有所下降,下降幅度仅为5%;甲醇裂解气发动机利用回收废气余热以及稀燃条件减少泵吸损失的优势,对比与原汽油机经济性有较大的提高.同时,稀燃可使NOx排放较原汽油机降低90%;与汽油机CO对比,降低了50%左右,而HC排放接近汽油;此外,甲醇裂解气发动机尾气中的非常规排放物甲醛的体积分数低于汽油机,经过尾气处理后,甲醛排放接近零排放,原机三效催化转化器对甲醛的消除有很好的效果.

初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响

利用定容燃烧弹试验系统,研究了不同初始温度、初始压力、甲醇裂解气添加比例和当量比对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧速度和火焰的胞状不稳定性的影响,并在相同工况下进行了甲烷-一氧化碳混合燃料的试验,用以探究一氧化碳在甲醇裂解气中的作用。研究结果表明,甲烷-甲醇裂解气混合燃料的层流燃烧速度随着温度和甲醇裂解气添加比例的升高而增大,随压力的升高而降低;提高初始压力对热扩散不稳定性几乎没有影响,主要是由于火焰厚度减少使流体动力学不稳定性增强,从而导致火焰的胞状不稳定性增强。

汽油机掺烧甲醇裂解气试验研究

在1 台电喷汽油机上进行了掺烧甲醇裂解气试验研究,设计了甲醇裂解系统,利用发动机高温排气裂解甲醇,并将裂解气送入气缸燃烧,研究了掺烧甲醇裂解气对发动机经济性和动力性的影响.试验结果表明：在管式裂解器中,甲醇裂解的主要产物是H2 和CO ,体积分数分别为60. 7%-64. 8 % ,19. 1%-23. 1% ; 汽油掺烧甲醇裂解气会导致发动机输出扭矩降低,发动机当量燃料消耗率下降,热效率增加,甲醇替代比为20% 时,不同负荷下当量燃料消耗率均下降6 % 以上,最大可降低8. 8 % ,有效热效率由原机32. 47% 提高到35. 57% ; 原机和掺烧裂解气发动机的有效热效率均随过量空气系数的增加而增加,相同过量空气系数条件下,掺烧裂解气发动机热效率比原机高.

稀释气体对天然气掺甲醇裂解气定容预混燃烧的影响

用H2、CO体积比为2∶1的混合气来模拟甲醇裂解气(dissociated methanol,DM),在温度343K、压力0.3MPa的条件下基于燃烧压力、最高燃烧压力、爆炸指数及临界半径等参数研究了CH4(60%)-DM(40%)预混气在添加稀释气体(N2、CO2)后的燃烧的变化情况。在不添加稀释气体的条件下,进行了同样初始温度和压力下的天然气(100%/60%/20%)甲醇裂解气(0%/40%/80%)空气预混燃烧的对比试验。结果表明:甲醇裂解气能加快压力上升,促进燃烧,缩短燃烧持续期,加速火焰胞状结构的出现,但在化学计量比及附近会降低最高燃烧压力;稀释气体则有降低最高燃烧压力和爆炸指数等抑制燃烧的作用,其中CO2对燃烧的抑制作用强于N2。

从甲醇裂解气中由PSA法提取纯H_2与CO_2

介绍了变压吸附法用于甲醇裂解气制氢并联产液体ＣＯ２的工艺原理和过程，列举了该工艺的应用实例。

应用气相色谱法在线检测甲醇裂解气成分

应用气相色谱法对机载甲醇裂解气的成分进行在线检测,详细讲述气相色谱仪的工作原理以及色谱仪应用的配置和各种参数的设定,深入研究了解甲醇裂解气成分以及各成分含量对发动机性能的影响。

甲醇发动机掺烧甲醇裂解气当量比燃烧特性研究

为评估当量比燃烧工况下掺烧甲醇裂解气对甲醇发动机性能的影响,以一台点燃式甲醇发动机为原型,建立三维仿真模型,并通过不同工况下的缸内压力试验数据进行模型标定。基于标定模型研究了当量比燃烧情况下不同裂解气替代比对发动机性能的影响。结果表明:增大甲醇裂解气替代比会导致缸压峰值、放热率峰值上升,且相应的曲轴转角提前,燃烧重心前移,燃烧持续期缩短。甲醇裂解气替代比增大,相应的发动机循环指示功逐渐减小,主要原因在于当量比燃烧情况下进入缸内的燃料质量及其总热值降低。在考虑尾气余热回收后,增大裂解气的替代比,指示热效率会有所上升,呈现先增大后减小的趋势,在替代比为50%时达到最大值41.26%。

柴油机掺烧甲醇裂解气特性

基于三维CFD数值模拟方法,利用CONVERGE建立柴油机三维燃烧模型,并对掺烧甲醇裂解气条件下柴油发动机燃烧与排放特性进行模拟分析。结果表明:随着甲醇裂解气替代比增大,柴油机燃烧压力与温度升高,燃烧等容度提升,指示热效率提高;掺烧甲醇裂解气的柴油机,其碳烟排放较原柴油机可下降67.4%,NOx排放较原机有所上升。掺烧裂解气条件下缸内初始温度从350K降低至325K时,NOx排放较原柴油机可降低6.0%,碳烟排放较原柴油机可降低53.9%。

甲醇裂解气-柴油混合燃料对柴油机排放的影响

为研究甲醇裂解气-柴油混合燃料对柴油机排放的影响,设计了一种集成式尾气裂解甲醇反应器和进气共轨系统,将YC6A220型柴油机改装成燃烧由甲醇裂解而成的氢富气与柴油混合燃料的柴油机。实验研究表明,改装后的柴油机在中、高负荷运行时可以使NOx、HC和碳烟大幅度降低,且随着甲醇裂解气掺烧量的增加,各排放物质的减少量增加。

甲醇裂解气发动机进气系统研究

将甲醇裂解气作为普通汽油发动机的代用燃料时,为了让甲醇裂解气发动机可以正常工作,根据流体力学原理,重新设计了甲醇裂解气发动机专用混合器。为了防止裂解气发动机工作时出现爆震,设计制作了一套爆震传感器及其放大电路用以驱动加浓燃油喷射系统。新结构的混合器可以使空气和工作燃质更好地混合,当工作燃质不足时还可以利用燃油喷射系统加浓燃质,使甲醇裂解气发动机正常工作。

增压汽油机掺烧甲醇裂解气的一维仿真

以增压汽油机为研究对象,利用GT-Power建立汽油机仿真模型,对掺烧甲醇裂解气发动机的动力性和经济性进行仿真分析。结果表明:外特性工况下,随着甲醇裂解气替代比增大,各转速下发动机扭矩与当量燃油消耗率均下降,替代比为30%时,发动机扭矩最大降幅为8.6%,当量燃油消耗率最大降幅为5.5%;转速一定且输出扭矩相同时,掺烧甲醇裂解气可提高发动机的经济性,替代比为30%时,当量燃油消耗率最大降幅为6.1%;裂解气替代比一定,汽油机采用进气增压后外特性工况下的当量燃油消耗率较非增压时有所下降。

甲醇裂解气对甲烷-空气预混层流燃烧特性的影响

采用定容燃烧弹-纹影系统,将H_2与CO按体积比为2∶1的混合气来模拟真实甲醇裂解气,进行了初始温度为343,K、初始压力为0.3,MPa下的甲烷-甲醇裂解气-空气预混燃烧试验,研究了不同当量比(0.6~1.8)和不同添加比例(20%,~80%,)的甲醇裂解气(其中V(H_2)∶V(CO)=2∶1)对甲烷-空气层流火焰燃烧速度、马克斯坦长度、火焰胞状结构及其影响参数等层流燃烧特性的影响,并在相同条件下单独添加CO,探究CO在甲醇裂解气中的作用.结果表明:甲醇裂解气能提高混合气层流火焰燃烧速度,在整个当量比范围尤其是稀燃时加强火焰不稳定性,促进胞状结构的产生.CO也能提高燃烧速度,但提升幅度比甲醇裂解气小,而且只有在大比例添加且当量比为1.2附近时才对火焰胞状不稳定性产生明显促进作用,即甲醇裂解气中对甲烷层流燃烧速度和火焰稳定性起主要影响的成分为H_2.

点燃式发动机掺烧甲醇裂解气的研究

摘要甲醇裂解气(D.M)是甲醇在一定温度下发生裂解反应的产物(2H_2+CO),而发动机排气余热提供甲醇蒸发和裂解所需热量.当发动机使用汽油和富氢的甲醇裂解气时,能在较稀混合气下运行;为了获得更稀的混合气,对发动机进行了补气实验.结果表明,燃用混合燃料时热效率有较大的改善,燃烧稳定性加强.通过对示功图和放热规律的分析,明确了发动机经济性提高的原因.

甲醇裂解气发动机非常规排放的测试与分析

选择以气相色谱技术及质谱检测技术为基础的发动机尾气采集系统和利用气相色谱分析系统的采样方法、载气流速、柱温等参数,证明该系统完全可以对甲醇裂解气发动机排气中的非常规排放物进行精确的检测分析。

甲醇裂解气发动机燃气ECU硬件设计

介绍一种基于ARM公司32位高性能控制芯片LPC2292的甲醇裂解气发动机燃气ECU硬件设计方案,包括系统电源模块设计、传感器信号处理电路设计、执行器驱动电路设计等。该电控单元采用高性能的处理芯片、高集成度的信号处理模块和驱动模块,为建立可靠的控制系统,实现复杂的控制算法及扩展控制功能奠定了硬件基础。

甲醇裂解气——甲醇混合燃料对汽油发动机性能影响研究

为了解醇氢能源在发动机上的应用特性,本文根据醇氢能源产生的特征以及传统汽油发动机的特点,搭建了发动机试验平台,分别测试以醇氢、甲醇、汽油为燃料时,发动机的动力特性及经济性。试验结果表明:发动机转速在1000~3000r/min范围,以醇氢为燃料的发动机的动力特性和以汽油为燃料的发动机动力特性相近,相近率达到百分之95%以上,而以甲醇为燃料的发动机的动力特性与汽油发动机相比,相近率低于百分之95%;发动机转速为1000、1500、2000、2600、3000r/min时,甲醇的燃油消耗量最高,醇氢其次,汽油最低。使用醇氢的燃油消耗量是汽油的1.5倍,但由于甲醇的价格远低于汽油,因此能够降低一定的燃料成本。