天然气发动机催化器效率评价及低负荷时燃烧与排放研究

论文摘要

开发高效的天然气专用催化器,并进行催化器与天然气发动机的优化匹配是降低汽车排气污染物的重要措施。天然气发动机的燃烧与排放特性直接影响后排气处理器的工作效率,因此,评价催化器的转化效率,并开展车用天然气发动机小负荷工况下的燃烧和排放特性方面的研究是有意义的。通过对一款汽油机供气系统和电子控制系统的完善,完成了单一燃料多缸顺序喷气天然气发动机的改造,并建立了节气门开度和进气管真空度的数据采集系统,为发动机的试验研究提供了一个良好的平台。针对天然气发动机催化器在小负荷时的转化效率较低这一评价结果,在轻型车常用小负荷工况下对天然气发动机的燃烧与排放特性进行了系统研究。研究表明:在相同负荷工况下,过量空气系数增大,燃烧持续期变长,循环波动增大。点火提前角和喷气时刻对天然气发动机燃烧与排放的影响与过量空气系数有关。在lambda小于等于1.0时,喷气时刻早,发动机COVimep大、燃烧持续期延长,CO、THC排放量增加;而当lambda大于1.0时,喷气时刻晚,发动机COVimep小,燃烧持续期缩短,CO、THC排放量减少。通过喷气与点火时刻的调整改变天然气发动机的燃烧与排放特性,可以作为优化催化器与天然气发动机匹配的一种方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 火花点火发动机的代用燃料
• 1.2.1 内燃机代用燃料的选择标准
• 1.2.2 火花点火发动机的各种代用燃料
• 1.3 天然气发动机
• 1.3.1 天然气燃料的理化特性
• 1.3.2 天然气发动机的分类
• 1.3.3 天然气发动机的研究现状
• 1.3.3.1 稀薄燃烧技术
• 1.3.3.2 均质充量压燃技术
• 1.3.3.3 缸内直喷技术
• 1.3.4 天然气发动机的排气后处理技术
• 1.4 本课题研究的内容和意义
• 第二章 天然气发动机实验装置
• 2.1 天然气发动机实验台架
• 2.1.1 天然气发动机
• 2.1.2 电涡流测功机
• 2.1.3 排气分析仪
• 2.1.4 天然气发动机的供气系统
• 2.2 天然气发动机电子控制系统
• 2.2.1 ECU 控制单元
• 2.2.2 燃料喷射系统
• 2.2.3 点火系统
• 2.2.4 PC 机监控系统
• 2.3 天然气发动机数据采集系统
• 2.3.1 高速A/D 数据采集卡
• 2.3.2 缸压传感器及电荷放大器
• 2.3.3 光电编码器和凸轮轴位置传感器
• 2.3.4 宽域氧传感器
• 2.3.5 缸压采集系统的抗干扰设计
• 2.3.6 节气门开度和真空度数据的采集
• 2.4 本章小结
• 第三章 天然气发动机实验研究
• 3.1 天然气发动机燃烧过程分析方法
• 3.1.1 示功图的处理
• 3.1.2 放热率的计算
• 3.1.3 着火时刻与燃烧持续期
• 3.2 天然气发动机催化器转化效率的评价试验
• 3.3 小负荷下天然气发动机的燃烧与排放性能研究
• 3.3.1 天然气发动机试验程序
• 3.3.2 最佳点火角的确定
• 3.3.3 点火提前角对天然气发动机燃烧过程的影响
• 3.3.4 过量空气系数对天然气发动机燃烧过程的影响
• 3.3.5 喷气时刻对天然气发动机燃烧过程的影响
• 3.3.6 过量空气系数对天然气发动机排放特性的影响
• 3.3.7 喷气时刻对天然气发动机排放特性的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 全文总结及工作展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢