基于循环控制的LPG电喷发动机冷起动初探

基于循环控制策略,利用单循环和多循环燃烧分析方法研究了LPG发动机的冷起动特性。试验在一台四冲程、水冷125mL单缸电控喷射点燃式发动机上进行。通过对冷起动循环的缸压和瞬时转速的实时测量和分析,研究了LPG首次喷射脉宽及着火循环的关系对冷起动着火特性的影响,特别对如何实现可控循环着火进行了基于单次起动喷射脉宽的单循环和多循环燃烧研究。试验结果表明:冷起动首次着火循环对整个起动过程的HC排放及着火稳定性起着至关重要的作用;起动喷射脉宽对冷起动着火特性的影响最大,合理控制起动喷射脉宽和喷射时刻,即可实现"即喷即着"的理想可控循环着火。LPG首次着火循环所需的混合气浓度约是稳定怠速时的2.2倍;单循环起动喷射脉宽起动与多循环起动脉宽起动相比,具有HC排放低和起动可靠性好的优点。在首次喷射之前空转几循环可以使发动机的首次着火循环序数提前,并能提高冷起动可靠性。

LPG点燃式发动机冷起动首循环进气富氧试验研究

基于循环控制,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环进气富氧的燃烧及排放特性。试验在一台电控LPG进气喷射单缸风冷四冲程125 mL发动机上进行,采用膜式富氧方法实现富氧进气燃烧。研究表明:当过量空气系数大于0．7时,富氧进气燃烧缸压峰值与空气相比增加不显著,此后随混合气加浓,富氧进气燃烧缸压峰值开始明显大于常规空气进气燃烧;过量空气系数在0．4～0．876时,富氧进气燃烧与常规空气进气燃烧相比,HC排放没有较大降低,在此范围之外,富氧显著降低HC排放;过量空气系数在0．4～0．7,富氧与空气相比CO显著降低;富氧进气燃烧,使得首循环NO排放大幅增加;计算放热率发现,富氧燃烧速度比常规空气进气燃烧更快,放热更集中。

汽油机与LPG发动机冷起动特性试验

设计了多点进气道顺序喷射发动机电子控制系统,对LPG和汽油两种燃料不同温度下的冷起动特性进行了试验,研究了初始燃料喷射脉宽、起动喷射脉宽衰减梯度、初始节气门开度、节气门开度衰减梯度等控制参数对两种燃料发动机冷起动过程中过量空气系数Φa、瞬时转速和瞬态排放等起动性能的影响,为研究燃料冷起动特性、降低发动机排放、开发发动机电子控制系统提供参考依据。

LPG电控喷射冷起动循环的着火及HC排放影响因素分析

分析了电喷LPG发动机冷起动过程中影响着火及HC排放的主要因素。试验在一台四冲程、水冷1 2 5mL单缸电喷发动机上进行。试验结果表明 :LPG发动机冷起动混合气的浓度相当于稳定燃烧混合气浓度的1 5倍左右 ,比汽油机稀 ,HC排放也低 ;随着混合气变稀 ,首次着火循环逐渐推迟 ;高起动转速是发动机冷起动可靠的一个主要保障因素 ;适当提前点火和增大火花塞间隙有利于降低冷起动循环的首次着火循环数 ;

电控LPG发动机首循环冷起动特性

研究了喷射脉宽、点火提前角、环境温度、起动电压对LPG发动机首循环冷起动性能的影响。试验结果表明:喷射脉宽对电控喷射LPG发动机首循环冷起动特性有极其重要的影响。合理控制喷射时刻和喷射脉宽,并有合适的点火提前角,可达到“即喷即着”的冷起动效果,显著降低HC的排放。

基于循环控制的点燃式LPG-甲醇发动机冷起动性能研究

针对进气道电控喷射点燃式LPG—甲醇发动机,基于循环控制方法研究了LPG与甲醇循环喷射量质量比、LPG迟后甲醇喷射时刻和环境温度对LPG—甲醇发动机冷起动性能的影响。试验结果表明,加大LPG与甲醇循环喷射量质量比,LPG—甲醇发动机冷起动可靠性提高;合理控制LPG迟后甲醇的喷射时刻可获得良好的LPG—甲醇发动机起动性能;环境温度降低,需加大LPG与甲醇循环喷射量质量比才可确保LPG—甲醇发动机可靠起动。

基于循环控制的LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性研究

从循环控制的角度,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性。实验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程125 cm3发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态NO排放、瞬时缸压和转速,从实验结果中分析发动机NO瞬态排放与其他参数之间的关系。研究表明:在稀燃工况下NO排放能更准确地反映着火的发生,可以作为首循环着火的判断依据;NO排放和循环缸压都随过量空气系数先增大后减小,最大缸内爆发压力发生在略浓的混合气浓度,而最大NO排放发生在较稀的混合气浓度; NO瞬态排放随循环缸压在稀燃、过渡和浓燃区呈现出不同的变化规律,首循环最佳过量空气系数应控制在过渡区域。

LPG发动机首循环对冷起动排放的影响

分析了电控LPG发动机首循环供气量及点火提前角对冷起动排放的影响。试验在一台四冲程、风冷125 mL单缸电控发动机上进行。试验结果表明,在冷起动工况下,首循环喷油量和首循环点火角对NO排放影响主要体现在前几个循环;首循环喷油量相同时,HC排放随首循环点火角的提前而减小,首循环点火角对CO排放的影响有限;首循环点火角固定时,首循环过量空气系数0.546时HC、CO排放最少。

电控LPG点燃式发动机冷起动过程瞬态NO排放特性研究

使用瞬态NO气体分析仪,结合其它发动机参数,研究缸内燃烧过程。试验结果表明NO排放可以成为判断缸内燃烧的新依据。冷起动过程中瞬态NO排放主要集中在初始的几个循环中,而发动机转速稳定后,后续循环瞬态NO排放逐渐降低。冷起动过程中,混合气浓度保持不变时,瞬态NO排放随点火角度的提前而增加。

燃油温度对柴油液相喷雾特性的影响

在低温环境下柴油黏度增大流动性变差,抑制了柴油机柴油喷雾的雾化和蒸发,直接影响柴油机的冷启动可靠性。为解决上述问题,采用背光法试验对比研究高温、低温柴油在不同工况条件下喷雾宏观结构的变化规律,并利用MATLAB对拍摄的喷雾图像进行数字图像处理获取喷雾宏观特性参数。试验结果表明,喷孔直径0.12 mm时,随着喷油压力的变化柴油温度对喷油量的影响比较明显,黏性力的持续作用减慢了靠近壁面的流体层的流动速度,抑制柴油喷出,柴油温度低于0℃时随着柴油温度降低喷油量减少,高压时柴油温度降低导致液滴间增强的黏性力在动能和惯性力的作用下反而促进柴油持续喷出,喷油量随着柴油温度降低而增多。喷油压力为75 MPa时,柴油温度降至-20℃相较38℃柴油喷油量增加了近23.87%。并且小孔径下柴油温度降低液滴间黏性力增大,导致喷雾液滴尺寸增大,液滴所具有的动量越大,削弱柴油喷雾径向发展趋势,轴向运动能力增强,随着柴油温度的降低,喷雾贯穿距增大而喷雾锥角减小,柴油温度从38℃降至-20℃,柴油喷雾在0.70 ms时刻喷雾贯穿距增大了39.89 mm。喷孔直径为0.28 mm时,喷射压力小于75 MPa,喷油量随着柴油温度的降低而减少,相同喷油压力下柴油更多的动量消耗于克服更大的内部摩擦力,使其到达最远距离的能力减弱,降低柴油温度会导致喷雾贯穿距和喷雾锥角均减小,当喷油压力为75 MPa时,0.70 ms时刻-20℃柴油喷雾贯穿距相对38℃柴油喷雾贯穿距缩短了30.86 mm。相同喷射压力下增大喷孔直径,-20℃柴油喷雾贯穿距减小,喷雾锥角增大。随着喷油压力的提升柴油温度对喷雾宏观特性的影响更加突出,喷油压力越高降低柴油温度造成的喷雾贯穿距缩短趋势越明显。研究结果可为柴油机冷起动过程低温柴油喷雾特性提供支撑。

基于金属有机框架的汽油机冷启动碳氢化合物吸附和扩散性能的研究

为研究汽油机冷启动过程产生的碳氢化合物在金属有机框架上的吸附和扩散行为特性,建立金属有机框架(MOFs)的计算模型,并验证模型的准确性。然后,对比分析C2H4和C6H6组分在沸石与MOFs上的吸附性能。最后,采用蒙特卡罗和分子动力学方法,分析C2H4、C6H6及等物质的量比混合组分在ZIF-20、ZIF-67、ZIF-318这3种MOFs结构的吸附性能和扩散性能。研究结果表明:与沸石材料相比,MOFs具有更优异的碳氢吸附效果。3种MOFs结构中,ZIF-20对C2H4和C6H6具有最大的吸附量,其吸附量分别为202.1和187.8个晶胞。在ZIF-20中C2H4的吸附位点主要集中在β-笼,C6H6的吸附位点主要集中在α-笼和双四元环。而在ZIF-67和ZIF-318中的吸附位点主要集中在十二元环。C2H4和C6H6分别在ZIF-318和ZIF-20中的扩散最强烈,且C2H4在3种MOFs上的扩散系数明显比C6H6的扩散系数大。

降低汽油机起动及暖机过程中HC排放的探讨

根据实测的催化器入口、出口 HC排放浓度及排气管不同位置的温度 ,结合示功图对电喷汽油机冷起动时 HC排放量在台架上进行了模拟分析 ,将起动过程以节气门突开为界划分为 3个阶段 ,其中HC的主要排放量发生在开始起动到节气门开这一段时间内。通过控制点火提前角使缸内发生不完全燃烧 ,将燃烧延续到排气管内 ,即可降低 HC排放量 ,也有助于加速催化器起燃。

基于可控循环着火的电控汽油机冷起动性能研究

通过对冷起动循环的示功图和瞬时转速的实时测量和分析 ,研究了汽油机起动循环燃油喷射脉宽及喷射次数对冷起动着火特性和HC排放的影响 ,特别对如何实现可控循环着火进行了基于首次着火循环特性分析的单循环和多循环燃烧研究。试验在一台四行程、水冷 12

三效催化器起燃特性影响因素的仿真研究

三效催化器在冷起动期间主要靠排气来加热升温,而发动机控制策略对排温影响很大。利用FIRE仿真软件建立了催化器模型,采用仿真和试验相结合的手段对催化器的起燃特性影响因素进行了研究。结果表明:所建模型能够比较准确地模拟冷起动过程中催化器内的温度场和浓度场变化;延迟发动机的点火提前角可以明显提高进入排气管的温度,从而使催化器快速起燃。

电喷汽油机冷起动及冷态怠速的排放控制

为了改善电喷汽油机冷起动及冷态怠速运转(即暖车过程)性能,自行研制了基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统.实验结果表明,基于高能双火花塞点火的快速燃烧技术有助于汽油机冷起动工况的快速点燃.同时,由于对称布置的双火花塞缩短了火焰传播距离,提高了着火的机会,加快汽油机可燃混合气的燃烧放热效率、在保证稳定燃烧的前提下,可以在暖车过程中实现较大的点火延迟,迅速提高排气温度,缩短三元催化剂的HC起燃时间,实现改善电喷汽油机冷起动及冷态怠速过程排放特性的目的.

低比例甲醇汽油发动机冷起动非常规排放和燃烧特性研究

在电控进气道喷射汽油机台架上,分别使用汽油、M10、M20和M30 4种燃油在常温条件下模拟了NEDC测试循环中的前2个市区工况循环(ECE),对冷起动过程中催化剂前后的常规排放和非常规排放以及燃烧特性进行了研究。研究结果表明:随着燃油中甲醇比例的增大,4种燃油的CO、NOx排放量逐步减少,而甲醇、甲醛等非常规排放量逐步增多。THC排放量在冷起动初期随着甲醇比例的增大而增加,在发动机温度上升后随着甲醇比例的增大而减少。但是在常规三效催化剂起燃以后,催化剂后的常规和非常规排放基本上均能得到有效控制。随着汽油燃料中甲醇添加比例的增大,在冷起动过程中发动机燃烧持续期缩短,缸内平均指示压力略有升高,对发动机缸内燃烧有一定的改善作用。

采用两次喷油策略降低直喷增压汽油机爆震和碳烟排放及改善冷起动特性的研究

在某款增压直喷汽油机上,分别在爆震工况及冷起动工况采用燃油两次喷油策略和单次喷油策略,通过对比两种喷油策略的结果发现:在爆震工况,采用合适的两次喷油策略可使CA50提前3.3°CA,抑制发动机爆震倾向,并使碳烟排放从0.59FSN降低到0.45FSN;在冷起动工况,采用合适的两次喷油策略有利于改善着火性能和提高燃烧稳定性,使得最迟点火提前角比单次喷油推迟47°CA,可以提高排气温度,使三元催化器快速起燃,降低HC排放。

火花点燃式甲醇汽油发动机冷起动过程燃烧特性研究

随着欧Ⅲ及以上排放法规的实施,对发动机冷起动过程排放的控制显得越来越重要。在一台3缸进气道喷射汽油机上开展了甲醇—汽油对冷机起动及其后怠速暖机过程燃烧和排放特性影响的研究。缸内压力数据分析表明在汽油中加入甲醇,可以明显改善冷起动过程缸内燃烧。随着添加比例的增加,发动机起动后的50个循环火焰发展角和快速燃烧角都明显缩短,平均指示压力升高。研究中设计了一种新颖的准瞬态排放采样系统,测量了冷起动和暖机过程的HC和CO排放。环境温度5℃下测量结果表明,HC和CO排放随着甲醇添加比例增加明显降低,发动机燃用M30时,HC降低了4000,/CO降低了7000/,排气温度在起动200 s时也比原汽油机升高了140℃。

汽油机冷起动过程中HC排放问题初探

阐述了汽油机冷起动过程中HC排放较高的原因 。

冷起动首循环瞬态HC排放特性试验研究

从循环控制的角度,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环瞬态HC排放特性。试验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程、125 mL发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态HC排放、瞬时缸压和转速,分析了瞬态HC排放与其他参数之间的关系。研究表明:随着过量空气系数的变化,首循环瞬态HC排放在一个较宽的混合气浓度变化范围内平缓变化,并稳定在较低的水平。首循环瞬态HC排放的最小值出现在缸内燃烧最好的燃空当量比附近。当首循环混合气浓度过浓或者是过稀时,瞬态HC排放迅速增加。首循环瞬态HC排放随点火角度的推迟,其变化规律为先增加再减少,随点火角度不断推迟,在膨胀行程中氧化的燃料不断增加,当点火角度推迟到一定限值,缸内燃烧不能进行,瞬态HC排放急剧增加。