廢氣再循環(huán)和過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響.pdf

1、隨著石油資源的日益匱乏及人類保護(hù)環(huán)境意識(shí)的日趨強(qiáng)烈，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)受到節(jié)能減排的壓力與挑戰(zhàn)，汽車代用燃料的研發(fā)與應(yīng)用成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。天然氣因其具有排放“清潔”及資源豐富的特性，受到了廣泛關(guān)注，但也存在著火溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷葐?wèn)題。隨著我國(guó)天然氣汽車應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，以及發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，如何保證發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及低排放性，成為亟待解決的問(wèn)題之一，因此開展天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放的試驗(yàn)研究是有意義的。
　　

2、廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation)作為降低NOx排放行之有效的技術(shù)，已被內(nèi)燃機(jī)研究者廣泛采用，也成為了發(fā)動(dòng)機(jī)滿足日益嚴(yán)格排放法規(guī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。稀薄燃燒技術(shù)可以充分提高天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率及改善排放，而單靠EGR或空氣稀釋，稀燃極限較小，發(fā)動(dòng)機(jī)一旦超過(guò)稀燃極限，燃燒及排放情況將急劇惡化。
　　 為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)有害物排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，拓展稀燃極限，本文采用廢氣再循環(huán)和額外空氣同時(shí)對(duì)混合氣進(jìn)行稀釋的

3、方法，在配備圓柱形燃燒室的CA6SE1-21N天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，研究分析不同EGR率及過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響規(guī)律，并通過(guò)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻，進(jìn)一步改善天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性與排放性。
　　 研究中選取歐洲穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試循環(huán)ESC(European Stationary Cycle)十三工況轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)。在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷工況下，保持轉(zhuǎn)速不變，在各指定過(guò)量空氣系數(shù)(λ)條件下，調(diào)節(jié)EGR閥開度

4、，借助燃燒分析系統(tǒng)和排放分析儀，來(lái)研究EGR率和λ對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明廢氣再循環(huán)和稀薄燃燒對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程影響明顯，能夠有效降低NOx排放，通過(guò)邊界條件的優(yōu)化，能夠進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性及改善NOx排放。具體研究結(jié)果如下：
　　 1.在發(fā)動(dòng)機(jī)同一工況下，隨著EGR率和過(guò)量空氣系數(shù)(λ)的增加，缸內(nèi)混合氣濃度變稀，發(fā)動(dòng)機(jī)最高燃燒壓力，缸內(nèi)最高平均溫度均降低；放熱率重心及燃燒始點(diǎn)均后移，主燃期延長(zhǎng)。
　　

5、 2.隨著EGR率和λ的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)增加，且λ對(duì)燃燒循環(huán)變動(dòng)影響較明顯。
　　 3.隨著EGR率的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)NOx比排放呈下降趨勢(shì)；NOx比排放在λ=1.1時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)λ＞1.1后，隨著過(guò)量空氣系數(shù)加大，NOx比排放逐漸減小。在發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量燃燒下，EGR對(duì)降低NOx比排放的影響甚微，在稀薄燃燒情況下加入EGR，對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx比排放效果非常明顯。HC比排放隨EGR率的增加而增大，隨負(fù)荷增加而減小。