增压稀燃天然气发动机排放特性
CNG发动机排放性能分析
CNG发动机排放性能分析摘要：科技飞速发展的同时，带来的不光有便利的科技产品还有严峻的能源和环境污染的问题。
从内燃机问世以来，汽车为人们的出行带来了极大的便利，也拉近了人与人，国家与国家之间的距离。
但同样也消耗了大量的石油资源，排放出了大量污染环境的尾气。
造成了全球气候变暖，雾霾等一系列环境问题。
而为了解决这一问题，寻找清洁的可持续发展的能源是世界各国汽车行业的首要任务。
CNG以低排放，无污染，储量丰富，这三大特点成为汽车主流的清洁替代能源之一。
本文以TU5JP4发动机CNG版发动机为研究对象，研究CNG发动机的排放新能与其应用。
关键词：CNG；排放；0 引言CNG（Compressed Natural Gas）是压缩天然气的简称。
其主要成分是甲烷。
而甲烷燃烧只会产生二氧化碳和水。
但是当天然气在发动机中燃烧时不光会产生二氧化碳和水还会产生少量的NO x和HC。
天燃气的密度比空气小，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。
在常温、常压下，天然气为气体状态；甲烷的沸点-162°C，在此温度以上，天然气呈气态。
1 CNG发动机构造CNG发动机与汽油机差别在于燃料供给方面，目前天然气汽车广泛采用的是CNG燃料喷射系统：类似于汽油机电控喷射技术。
工作稳定性高，正常使用不需要调试；解决了早期燃气汽车存在的回火放炮问题；对汽油系统没有任何的影响；加装成本高。
虽然整体上看来和一般汽油机的供给系统没有太大的差别但是在天燃气从储气罐出来后到喷入气缸内的过程与汽油不同。
（图1所示）图1 CNG发动机简图天然气从储气罐中并不是像汽油机那样用油泵泵出而是通过调节瓶阀的压力是天然气从高压的储气罐中压出，这是区别之一。
天然气从储气罐出来之后沿着高压管路进入减压器，这里的高压管路就相当于汽油机里的油道。
第二个区别就是天然气要经过减压才能进入气缸内，高压的天然气经过减压器的高压截止阀，经过减压的稳压，变成低压气体。
CNG汽油双燃料发动机的适用性排放
CNG汽油双燃料发动机的适用性排放CNG的主要成分是甲烷,一般情况下CNG是很难液化的,因此,其适用于压缩比相对较高的发动机,并且可以利用提升CNG发动机的功率,使其接近原机的水平。
文章对CNG汽油双燃料发动机的工作性能和燃烧性能进行了研究,在研制CNG汽油双燃料发动机集中电子控制元件的基础上,对天然气和各类汽油的混合比例对发动机的使用性能和排放造成的影响进行了分析。
关键词：CNG 汽油双燃料发动机舒用性排放性G燃料的基本特点CNG的主要成分是甲烷,一般情况下CNG是很难液化的,因此,很多车用CNG都是使用高压气体的方式进行保存的。
这种储存方法的化学性质相对来说非常稳定,着火范围小,浓度过低或过高都不容易燃烧,具有良好的抗爆性能,适用于压缩比相对较高的发动机,并且可以利用提升CNG发动机的功率,使其接近原机的水平。
由于自燃温度比较高,着火的延迟时间会比较长,会降低火焰的传播速率。
汽油和CNG燃烧特性。
1.试验装置简介本文以一台LJ465Q-2AE汽油机为例,对CNG汽油双燃料发动机的燃烧特征和基本性能进行了研究。
在该CNG汽油双燃料发动机电控系统中,当汽油供给系统没有发生变化时,还是使用进气管多点喷射的方法,并在这个基础上,增加使用了天然气供气设备。
其中天然气供气设备主要是由加气阀、高压气瓶、气量控制设备、减压设备、混合器等构成。
当前,汽车使用的CNG汽油双燃料发动机都是在汽油机的结构基础上进行改装的,是在原来的汽油机电控燃油喷射系统的基础上,重新安装了一个可以对天然气气量进行控制的ECU。
此ECU在对天然气的大小进行调节时,主要是根据传感器信号闭环的反馈情况进行调节的。
在天然气燃烧的过程中,由原电控系统控制点火提前角。
相对于天然气的辛烷值来说,汽油的辛烷值会比较高,燃烧性和抗爆性会更高,再加上汽油比天然气的燃烧速度快,在同样的工况下,在点燃天然气时,需要提前对天然发动机进行点火,但是当前使用的CNG汽油两用双燃料发动机在点燃天然气的过程中,都不能达到最佳的点火提前角,对发动机的输出功率造成了一定的限制。
天然气发动机国5排放技术方案
天然气发动机国5排放技术方案440.550.55 3.52 1.1 1.100.511.522.533.54CO （g/kWh ）NMHC （g/kWh ）NOx （g/kWh ）CH4（g/kWh ）ETC 测试国四排放国五排放 对于燃气发动机，GB17961规定国5标准相对国4只是对NOx 排量提出了更低的要求，其它指标不变。
天然气发动机国5标准主流的技术方案：稀薄燃烧+氧化型后处理+电控系统（宽域氧传感器）稀薄燃烧：过量空气系数λ=1.3~1.6之间优点：9稀燃改善排放：随着过量空气系数增大，燃烧速度变慢，温度降低，降低了排放中的NOx含量，使得后处理可以采用氧化型催化器处理HC、CO。
稀薄燃烧优点：9燃料经济好，过量空气系数比热大，燃烧温度低，并可适当提高压缩比，提高热效率。
9可靠性高：排气温度低，零部件耐久性得以提高。
稀薄燃烧特点：¾稀燃对点火系统有高的要求：采用高能点火系统¾稀燃需要宽域氧传感器，实现闭环控制¾为弥补由于稀燃造成的有效燃料少的现象，一般配合增压（电控）中冷加大总的进气量宽域氧传感器9用在稀薄燃烧发动机中，在全空燃比范围内起作用，能精确反馈空燃比9参与ECU内部的闭环控制，精确控制燃烧空燃比发动机本身的设计参考采用高能火花塞后气缸盖部的气道涡流优化活塞设计优化，降低爆燃倾向气门和座圈的抗磨损改进EGR（是否采用取决于缸内燃烧的优化水平）凸轮轴优化设计……总结：推荐的国5排放技术方案：稀薄燃烧宽域氧传感器闭环控制增压中冷高能电子点火氧化型催化后处理。
东风南充NQ系列天然气增压发动机技术培训
04
CATALOGUE
实际操作与演练
发动机拆装与安装
发动机拆装
学员需要掌握正确的拆装步骤和 工具使用，确保在拆装过程中不
损坏发动机零部件。
零部件识别
学员需要熟悉发动机的各个零部件 ，了解其功能和安装位置。
安装调试
学员需按照规范进行发动机的安装 ，确保各部件安装正确、紧固，并 进行必要的调试。
发动机调试与运行
排放测试
学员需对发动机的排放进行检测，确保其满足环 保要求。
经济性测试
学员需对发动机的经济性进行评估，了解其在不 同工况下的燃油消耗情况。
05
CATALOGUE
技术培训总结与展望
技术培训收获与体会
掌握了nq系列天然气增压发动机的 基本原理和操作技巧，对发动机的性 能和特点有了更深入的了解。
增强了团队协作和沟通能力，学会了 与其他技术人员更好地协作完成任务 。
。
可靠性
采用高品质的材料和零部件， 经过严格的耐久性测试，确保 发动机的可靠性和稳定性。
维护方便
采用模块化设计，方便维修和 保养，降低使用成本。
发动机的可靠性
材料选择
选用高品质的材料和零 部件，确保发动机的耐
用性和可靠性。
生产工艺
采用先进的生产工艺， 确保发动机的制造精度
和性能稳定性。
耐久性测试
经过严格的耐久性测试 ，确保发动机在长时间 使用中的性能稳定性和
清洁与保养
定期清洗发动机，保持发 动机内部的清洁，防止积 碳和油泥的产生。
发动机故障诊断与排除
故障识别
通过观察、听诊、嗅诊等 方法，识别发动机的异常 声音、振动、烟雾等故障 现象。
故障诊断
使用专用诊断工具，读取 发动机故障码，确定故障 部位和原因。
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性(精)
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性【澳大利亚】 Yusaf T F Buttsworth D【马来西亚】 Mushtak Talib Ali Al-Atabi摘要在马来西亚的露天集市和乡村地区，单缸柴油机被广泛用于小功率发电。
本文简要介绍了旨在如下目的的研究：(1)弄清采用双燃料系统的固定式单缸柴油机使用压缩天然气(CNG)时的废气排放(NOX 、CO和CO2)特点；(2)对双燃料发动机与柴油机的排放和性能作一比较。
使用压缩天然气被认为是可以减少发动机有毒排放物的一种可行的方法。
这项研究的结果表明，通过采用双燃料系统，在发动机全负荷运行时，废气排放中NOX 、CO和CO2的浓度平均分别减少54％、59％和31％；在整个测试转速范围内，平均输出功率比柴油机高出10％。
叙词：压缩天然气柴油双燃料发动机废气排放性能特性1 前言60年来的研究表明，天然气可用作汽车和发电站的燃料[1]。
这些研究主要是在世界各地对城市区域空气质量引入了严格的法规并在此法规推动下进行的。
柴油机排出的废气中主要有害成分是NOX 、CO、CO2和未充分燃烧的碳氢化合物。
NOX 主要在燃烧过程中产生。
在燃烧过程中，氧气和氮气反应生成NO、NO2和少量的其他氮氧化合物。
空气中的氮分子和燃料中含有的化合态氮(称作燃料氮)都能与氧反应生成氮氧化物(NOX )。
NOX及碳氢化合物的混合物在太阳光中的紫外线照射下会生成臭氧。
臭氧是人们通常所说的烟雾的主要成分。
另外，NO2本身被认为是一种主要污染物[2]。
大气中氮氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。
空气中氮氧化物浓度过高会使织物的强度降低，使纤维褪色，还会侵蚀金属表面。
CO是最普通的危害健康的气体。
CO的毒性在于它能和血液中的血红蛋白结合生成鲜红的、化学性质稳定的一氧化碳合血红蛋白(COHb)。
这样的血红蛋白就不再具有输送氧气的能力。
水中自由态CO2浓度高了会影响水生动物的呼吸和气体交换，甚至会引起死亡，因此水中CO的浓度不应超过25mg/L[3]。
增压稀燃天然气发动机催化器的快速选型和匹配
式中， 代表活性催化中心 ，０ 、Ｃ Ｏ 代 Ｈ 、Ｃ 表气相分子 ，０＊ Ｈ ／Ｈ ／Ｏ＊ Ｏ Ｃ ＊ ＊ Ｃ 代 表表面吸 Ｉ Ｏ Ｃ ／ 附物种 。
３１ Ｃ ．２ Ｏ在 Ｐ、Ｐ 化剂上 的催 化反应 机理 ． ｔ ｄ催
Ｃ Ｏ在贵金属 Ｐ 催化剂上的氧化动力学 、反应 ｔ
柴 油机设 计 与制 造
Ｄｅｇ ｓ ｎ＆Ｍａｕａｔｒ ｏＤｉｅＥ ￣ ｅ ｉ ｎ ｆ ｕｅ ｆ ｅ ｌ ｎ ｎ ｃ ｓ
ｄ ｉ１．９ ９ ．ｓ． ７ － ６ ４２ １ ．２ ０６ ０１ ０
２１ 第 ２期 第 １ （ ０１年 ７卷 总第 １５ ） ３期
Ｒｅ ｎＨｏｎ ｙ ｎ ｇｕ
（ｈ ｎ ｈｉ ｉ ｅ Ｅ ｇ ｅ ｏ， ｔ． ｈｎ ｈ ｉ ０ ４ ８ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｇ ａ Ｄ ｅ ｌ ｎ ｉ ．Ｌｄ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ， ｈｎ ） ｓ ｎ Ｃ ，
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燃烧 方式
气缸数
排 量 几
压 缩 比
稀薄燃烧
天然气发动机市场优势解析及技术特点研究
天然气发动机市场优势解析及技术特点研究1.能源利用效率高：天然气作为一种清洁能源，其能量利用效率高。
天然气的燃烧过程中产生的废气相对较少，不仅能减少对环境的污染，还能使发动机的能源利用效率提高。
随着燃烧技术和控制系统的不断改进，天然气发动机的能源利用效率将进一步提升。
2.低排放：与燃油发动机相比，天然气发动机燃烧产生的废气中二氧化碳和有毒气体的排放量明显较低。
由于燃烧过程中几乎不产生烟尘和硫化物，天然气发动机能够有效降低大气污染物的排放，对改善空气质量起到积极的作用。
3.成本优势明显：由于天然气的价格相对较低且稳定，使用天然气作为燃料的发动机在运行成本上具有明显的优势。
特别是在当前全球油价波动较大的情况下，使用天然气发动机可以帮助企业节约燃料成本，提高经济效益。
4.丰富的资源：天然气作为一种广泛存在的化石能源，储量丰富，供应较为充足。
相比之下，石油等传统燃料的储量正在逐渐枯竭，且开采燃气的环境和技术要求相对较低，使得天然气发动机的使用具有更为广泛的前景。
从技术特点上看，天然气发动机主要具有以下几个方面的特点：1.点火方式：普通汽油发动机使用火花塞进行点火，而天然气发动机通常采用压缩点火方式。
这种点火方式能够提高燃烧效率，降低燃料的消耗。
2.燃料供给系统：天然气发动机的燃料供给系统相对复杂。
一般采用燃气弹道喷射系统或气动注射供气系统，以确保燃料的均匀混合和压缩，提高燃烧效率和功率输出。
3.控制系统：为了实现天然气发动机的高效燃烧和低排放，控制系统具有精确的传感器和反馈机制，能够实时监测和控制燃料供给、点火时机和燃烧参数等关键参数。
4.技术创新：目前，天然气发动机的技术创新主要体现在燃烧过程的优化和排放控制的提升上。
通过改进燃烧室结构、优化燃烧过程以及引入催化转换技术等手段，可以提高发动机的效率和环保性能。
综上所述，天然气发动机在市场上具有明显的优势，并且随着能源需求和环境保护的要求不断增加，其市场前景也越来越广阔。
增压稀燃CNG发动机数值模拟及性能优化
增压稀燃CNG发动机数值模拟及性能优化自国家十二五规划中关于节能减排方案实施以来，替代燃料汽车尤其是天然气汽车已在全国得到更深入地推广使用，在推广的同时必然会对整车、零部件等提出更高的要求。
天然气发动机是天然气汽车的核心零部件。
天然气发动机主要包括CNG发动机与LNG发动机。
CNG发动机以其制造成本低，排放污染物少等优点迅速发展，与此同时，对CNG发动机结构、工作过程优化及排放控制等方面的研究已成为当前研究热点。
本文针对某型增压稀燃CNG发动机，通过数值模拟与实验相结合，对其结构参数和控制参数进行了优化，同时对其排放特性进行了实验研究。
主要研究工作分为以下四个方面：1．计算模型的搭建与验证：本文根据热力学、发动机基本原理及气体动力学等基本知识，根据发动机实际台架布置情况，运用AVL-BOOST 软件搭建了CNG发动机一维工作过程计算模型。
模型主要包括气缸、管路、增压器、中冷器、空气滤清器等部件。
根据相关实验数据验证了所搭建的模型，外特性动力性经济性校模的误差小于5%。
2．增压稀燃CNG发动机结构参数优化：本文采用数值模拟方法分析了结构参数（压缩比和配气相位）对CNG发动机扭矩、气耗、缸内最高爆发压力等的影响规律。
根据影响规律及开发要求，优化出发动机的压缩比范围，并确定了发动机的配气相位。
优化后的压缩比和配气相位满足了发动机动力性、经济性及排温等性能要求。
3．增压稀燃CNG发动机控制参数优化：本文采用数值模拟方法分析了控制参数（点火提前角和空燃比）对CNG发动机的扭矩、气耗、排温等的影响规律。
结合影响规律及性能提升要求，优化出点火提前角和空燃比范围。
结合试验分析，优化出最终的点火提前角和空燃比。
优化后的点火提前角和空燃比在原机以满足开发性能要求的基础上，进一步提高了发动机动力性、经济性及降低排温等性能。
4．增压稀燃CNG发动机排放特性研究：本文采用台架试验的方法，在稳态工况下分别改变实验样机的点火提前角和过量空气系数，测量了相应的主要排放物CH4和NOx浓度，得到了以上两个控制参数对增压稀燃CNG发动机主要排放物的影响规律。
GB17691车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法
GB 17691-2005 (2005-05-30发布 2007-01-01 实施) 代替 GB 17691-2001 部分代替 GB 17691-2001前 言根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，为保护环境，防治装用压燃式及气体燃料点燃式发动机的汽排气对环境的污染，制定本标准。
本标准修改采用欧盟 (EU) 指令 88/77/EEC《关于协调各成员国采取措施防治车用柴油发动机气态污染物排放法律的理事会指令》的修订1999/96/EC《关于协调各成员国采取措施防治车用压燃式发动机气态污染物和颗粒物排放，以及燃用天然气或液化石油气的车用点燃式发动机态污染物排放法律的理事会指令》，以及随后截止至最新修订版 2001/27/EC《关于协调各成员国采取措施防治车用压燃式发动机气态污染物颗粒物排放，以及燃用天然气或液化石油气的车用点燃式发动机气态污染物排放法律的理事会指令》的有关技术内容。
本标准规定了第Ⅲ、Ⅳ、V阶段装用压燃式发动机汽车及其压燃式发动机所排放的气态和颗粒污染物的排放限值及测试方法；以及装用以然气或液化石油气作为燃料的点燃式发动机汽车及其点燃式发动机所排放的气态污染物的排放限值及测量方法。
本标准是对 GB l7691—2001 的修订，与 GB l7691—2001 相比主要变化如下：——加严了排气污染物排放限值；——增加了装用以天然气或液化石油气作为燃料的点燃式发动机汽车及其点燃式发动机的气态污染物的排放限值及测量方法；——改变了测量方法，试验工况由 ESC(稳态循环)、ELR(负荷烟度试验)和 ETC(瞬态循环)工况所构成，针对不同车种或不同控制阶段，用不同的试验工况；——从第Ⅳ阶段开始，增加了车载诊断系统( OBD )或车载测量系统( OBM )的要求；——从第Ⅳ阶段开始，增加了排放控制装置的耐久性要求；——从第Ⅳ阶段开始，增加了在用车符合性的要求；——增加了新型发动机和新型汽车的型式核准规程；——改进了生产一致性检查及其判定方法。
燃气发电机排放标准
燃气发电机排放标准燃气发电机是一种利用天然气、沼气、煤层气等燃气作为燃料，通过内燃机转换为电能的设备。
随着环保意识的提高和环境保护政策的实施，燃气发电机的排放标准也越来越受到关注。
本文将就燃气发电机的排放标准进行详细介绍。
首先，燃气发电机的主要排放物包括氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、非甲烷总烃（NMHC）和颗粒物等。
这些排放物对环境和人体健康都有一定的影响，因此控制燃气发电机的排放对于减少环境污染具有重要意义。
其次，我国对燃气发电机的排放标准进行了明确规定。
根据《燃气内燃机发电机组大气污染物排放标准》（GB 20891-2014）的规定，燃气发电机的排放标准主要包括NOx、CO、NMHC和颗粒物的限值要求。
其中，NOx的排放限值随着发电机的容量和类型不同而有所不同，一般在150-500mg/Nm³之间；CO的排放限值在200-500mg/Nm³之间；NMHC的排放限值在20-100mg/Nm³之间；颗粒物的排放限值在10-50mg/Nm³之间。
这些排放限值的严格执行，可以有效减少燃气发电机的排放对环境造成的影响。
此外，燃气发电机的排放标准也受到国际上的关注。
欧盟、美国等发达国家和地区对燃气发电机的排放标准也进行了严格规定，对于NOx、CO等排放物的限值要求更为严格，一些地区还要求燃气发电机必须配备SCR（选择性催化还原）装置或者低NOx燃烧技术，以进一步减少排放。
总的来说，燃气发电机的排放标准是保障环境质量和人类健康的重要手段。
各国对燃气发电机的排放标准都有明确的规定，企业在选择和使用燃气发电机时，应当严格按照相关标准执行，采取有效的控制措施，以减少对环境的影响，保护生态环境和人类健康。
同时，科研人员也应当不断努力，研发更为环保的燃气发电技术，为减少排放、保护环境做出更大的贡献。
天然气发动机介绍
Pt:Pd:Rh=1:5:1(参考） BMEP(MPa) 升功率(kW/L) 排温(℃) 对发动机要求 点火系统 燃料喷射系统 控制系统 经济性 燃料适应性 发动机成本 其余特点 12～18 18～30（进气量限制） 与柴油机相当或略高 与柴油机相当 点火能量要求高,是当量燃烧的1.5倍以上 多采用单点喷射，混合器浓度控制精度高，各缸浓 度均匀性好。 与欧Ⅴ相当 好 对燃料热值敏感 高 17～19 23～30（热负荷限制） 700～800 缸盖、排气管、气门付的热负荷比柴油机高 点火能量要求低 多用多点喷射，发动机的瞬态响应性能好，燃料 不占用进气容积，有利于提高发动机功率密度 较复杂 比稀薄燃烧的差一些 对燃料的甲烷值敏感，低的甲烷值燃料易引起爆 震。 不需SCR，比稀薄燃烧的低 起动扭矩较大
研发部
我厂气体机产品型谱
310 290 6SL2 260 260 240 6SL1 240 230 210 190 6SF2 170
370 350 330 6SM2 310
420 390 6SN1 370 350
可以满足6米到13.7米各种客车和轻、中、重型所有卡车配套的要求
研发部
1、CA6SF2-E5N平台 CA6SF2平台国-Ⅴ发动机集中于中型高级客车、公交车、中型卡车应 用，功率覆盖范围从170～230马力。 燃料：CNG、LNG
柴油机燃料供给系统 天然气发动机燃料供给系统
研发部
3、点火系统：
柴油机是压燃式发动机，活塞上行压缩过程中，混合气自行着火。
天然气发动机是点燃式发动机，需要火花塞发出高压电弧，点燃混合气。 点火线圈
火花塞
研发部
4、电控系统：
电控系统本质上都是根据发动机工况和外部环境，精确的控制燃料和空气的 供给量和点火时间，以达到最优的性能和排放。
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性【澳大利亚】 Yusaf T F Buttsworth D【马来西亚】 Mushtak Talib Ali Al-Atabi摘要在马来西亚的露天集市和乡村地区，单缸柴油机被广泛用于小功率发电。
本文简要介绍了旨在如下目的的研究：(1)弄清采用双燃料系统的固定式单缸柴油机使用压缩天然气(CNG)时的废气排放(NOX 、CO和CO2)特点；(2)对双燃料发动机与柴油机的排放和性能作一比较。
使用压缩天然气被认为是可以减少发动机有毒排放物的一种可行的方法。
这项研究的结果表明，通过采用双燃料系统，在发动机全负荷运行时，废气排放中NOX 、CO和CO2的浓度平均分别减少54％、59％和31％；在整个测试转速范围内，平均输出功率比柴油机高出10％。
叙词：压缩天然气柴油双燃料发动机废气排放性能特性1 前言60年来的研究表明，天然气可用作汽车和发电站的燃料[1]。
这些研究主要是在世界各地对城市区域空气质量引入了严格的法规并在此法规推动下进行的。
柴油机排出的废气中主要有害成分是NOX 、CO、CO2和未充分燃烧的碳氢化合物。
NOX 主要在燃烧过程中产生。
在燃烧过程中，氧气和氮气反应生成NO、NO2和少量的其他氮氧化合物。
空气中的氮分子和燃料中含有的化合态氮(称作燃料氮)都能与氧反应生成氮氧化物(NOX )。
NOX及碳氢化合物的混合物在太阳光中的紫外线照射下会生成臭氧。
臭氧是人们通常所说的烟雾的主要成分。
另外，NO2本身被认为是一种主要污染物[2]。
大气中氮氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。
空气中氮氧化物浓度过高会使织物的强度降低，使纤维褪色，还会侵蚀金属表面。
CO是最普通的危害健康的气体。
CO的毒性在于它能和血液中的血红蛋白结合生成鲜红的、化学性质稳定的一氧化碳合血红蛋白(COHb)。
这样的血红蛋白就不再具有输送氧气的能力。
水中自由态CO2浓度高了会影响水生动物的呼吸和气体交换，甚至会引起死亡，因此水中CO的浓度不应超过25mg/L[3]。
稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性
稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性焦运景;张惠明;司鹏鸥;杨志勇;张自立;程辉【摘要】通过对一台6102型稀燃点燃式天然气发动机在不同混合气浓度和不同点火提前角下的燃烧特性进行试验,深入分析了点火提前角和混合气浓度对天然气发动机燃烧特性的影响.结果表明,当进气压力和转速一定时,随着混合气变稀,NO_x 排放降低,但输出转矩有减小趋势,耗气率升高且燃烧稳定性变差;适当增大点火提前角,可以使输出转矩增大,耗气率降低,提高燃烧稳定性,但NO_x排放会有所增加.因而需综合考虑动力性、经济性和排放来选择最佳的混合气浓度和点火提前角.找出了在满足动力性、经济性和排放的特定工况点的适宜浓度和点火提前角范围,为进一步标定全工况下的MAP图也提供了参考依据.【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2009(015)006【总页数】5页(P541-545)【关键词】火花点火;天然气发动机;燃烧特性【作者】焦运景;张惠明;司鹏鸥;杨志勇;张自立;程辉【作者单位】天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津,300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津,300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津,300072;东风南充汽车有限公司,南充,637000;东风南充汽车有限公司,南充,637000;东风南充汽车有限公司,南充,637000【正文语种】中文【中图分类】TK4天然气具有资源丰富、价格便宜和排放污染低的突出优点，因而倍受人们青睐.世界各大汽车公司也将天然气汽车作为一种优先发展的代用燃料汽车.奔驰公司1987年开始生产城市公交车用CNG发动机[1]；到1999年,丰田公司已有4种类型的天然气汽车投入市场[2].目前，我国许多大中城市把发展天然气公交客车作为治理城市大气污染的重要举措之一，这对于充分利用我国丰富的燃气资源，减少国家对燃油的依赖，保护城市环境，满足日益严格的排放法规，具有非常重要的意义.因此，研究、开发天然气发动机具有广阔的市场前景.开发中重型车用单一燃料天然气发动机的方法之一就是将柴油机改装为火花点火天然气发动机；为了降低排放、满足越来越严格的排放法规，天然气发动机的燃烧策略主要采用带尾气氧化催化器的稀薄燃烧方式和带三元催化器的当量空燃比燃烧方式.稀燃方式燃烧温度低，发动机热负荷低，且氧化催化器的价格较低，可以大幅度降低NOx排放，达到国Ⅳ的排放标准.笔者研究了改变点火提前角和混合气浓度对天然气发动机燃烧特性的影响，找出其适宜的点火提前角和过量空气系数，使其在满足动力性经济性的前提下，达到国Ⅳ排放标准.1 试验装置与试验方法1.1 试验装置试验用天然气发动机以一台6102柴油机为原型机改制而成，该天然气发动机的参数如表1所示.图 1为该发动机的试验系统示意图，该试验系统中，采用瑞士奇石乐公司的缸压传感器，奥地利DEWETRON公司的燃烧分析仪，美国罗斯蒙特公司的CNG流量计，日本HORIBA公司的过量空气系数仪，成都倍诚公司的BCA5000型排气分析仪，遂昌动力设备厂生产的CW440型电涡流测功机.1.2 试验方法混合气浓度和点火提前角对最高爆发压力、燃气温度、热效率和废气有害成分的形成都有很大的影响[3].天然气的可燃混合气着火界限宽[4],因而即使在最大转矩工况下,也是可以实现稀燃的,在满足转矩需要的情况下,降低NOx排放,以适应更严格的排放法规.因而本研究针对不同负荷，在转速为1 600 r/min时，分别通过改变混合气浓度和点火提前角，对稀燃天然气发动机的燃烧过程进行了探索性的试验研究.旨在得出其稀燃特性，找出稀燃限界.表1 试验发动机参数参数指标发动机类型火花点火式缸径/mm102连杆长度/mm184活塞行程/mm115压缩比10.5∶1标定功率/kW132标定功率转速/(r·min-1)2 800最大转矩/(N·m)560最大转矩转速/(r·min-1)1 6001—涡轮增压器; 2—排气分析仪; 3—过量空气系数仪; 4—排气总管; 5—中冷器; 6—进气总管; 7—燃烧分析仪; 8—电子节气门; 9—混合器; 10—燃气计量阀; 11—减压阀; 12—燃气流量计; 13—截止阀; 14—CNG气瓶; 15—火花塞; 16—测功机; 17—点火模块图1 发动机的试验系统示意2 试验结果分析2.1 燃烧特性分析2.1.1 混合气浓度对缸内燃烧压力及火焰发展期和快速燃烧期的影响图2为不同过量空气系数下的燃烧压力曲线，其中点火提前角为30° CA BTDC,进气压力为0.175 MPa,转速为1 600 r/min.图中表明，随着过量空气系数的增大，燃烧压力峰值降低.通常将火花点火发动机的燃烧过程可分为火焰发展期和快速燃烧期.火焰发展期指从火花跳火到累计放热率达到10%的曲轴转角；快速燃烧期指从累计放热率10%到90%的时间或曲轴转角.图3为过量空气系数对火焰发展期和快速燃烧期的影响曲线，其中点火提前角为30° CA BTD C, 进气压力为0.175 MPa,转速为1 600 r/min.图中表明，随着过量空气系数的增大，火焰发展期和快速燃烧期均有所增长.φ=1.35时，火焰发展期经历了30.5°CA，快速燃烧期经历了25.5° CA；φ=1.54时，火焰发展期经历了35.5° CA，快速燃烧期经历了42° CA.这主要是由于在一定的转速和进气压力下，随着过量空气系数增大，缸内混合气变稀，使得相同转速相同进气压力下缸内参与燃烧的燃气量减小，火焰传播速度降低，燃烧速度变慢，燃烧持续期增长，使得缸内压力峰值降低.图2 不同过量空气系数下的燃烧压力图3 过量空气系数对火焰发展期和快速燃烧期的影响2.1.2 点火提前角对燃烧压力的影响图4为不同点火提前角下的压力曲线，其中转速为1 600 r/min,进气压力为0.175 MPa,过量空气系数为1.41.图4表明，相同转速相同进气压力下，当混合气浓度一定时，推迟点火提前角θig，则燃烧过程显著延迟，压力峰值减小且出现时刻后移.过多减小点火提前角还易造成后燃现象，排温升高(图8)，从而使有效热效率减小(图6)，燃料消耗率增大(图10)，动力性、经济性变差；因而适当增大点火提前角，可以弥补由于天然气燃料火焰传播速度慢所导致热效率下降的趋势，从而改善发动机缸内的燃烧过程.图4 不同点火提前角下的燃烧压力2.1.3 燃烧稳定性分析燃烧循环变动是点燃式发动机燃烧过程的一大特征.以平均指示压力变动系数(Cpmi)[5]来表征燃烧循环变动,计算式为(1)式中:σpmi为平均指示压力的标准偏差;为平均指示压力的平均值.一般认为，平均指示压力的变动系数值不应超过10%.图5为缸内平均指示压力变动系数随过量空气系数的变化情况，其中转速为1 600 r/min,进气压力为0.175 MPa,图中表明，随着过量空气系数的增大，燃烧稳定性变差，θig=35° CA BTDC时，当过量空气系数为1.56时，平均指示压力变动系数值甚至超过10%.随着点火提前角的增大，指示压力变动系数值减小，燃烧稳定性好.随着混合气变稀，过量空气系数增大，平均指示压力变动系数值呈上升趋势，但变化并不是线性的.θig=20° CA BTDC时，φ<1.40时，循环波动率上升幅度小，当φ>1.40时，循环波动率开始大幅度上升；当θig=25° CA BTDC时，φ<1.45时，随着过最空气系数φ增大，循环波动率为平稳上升，当φ>1.45时，循环波动率开始大幅上升；θig=30° CA BTDC时，φ <1.52时，循环波动率为平稳上升，当φ>1.52时，循环波动率率开始大幅上升；θig =35° CA BTDC时，φ<1.54时，循环波动率为平稳上升，当φ>1.54时，循环波动率开始大幅上升时.由此可知，随点火提前角增大，则稀燃范围变宽，发动机适应稀燃能力越强，随着点火迟后，燃烧稳定性变差，稀薄燃烧时，更容易出现较大的循环波动率.这主要是由天然气本身的燃烧特性决定.推迟点火提前角，易造成后燃严重，排气温度升高，并使得燃烧的稳定性变差.图5 平均指示压力变动系数2.1.4 热效率指示热效率是评价缸内燃烧情况优劣的一个因素.图6为不同凸轮轴、不同转速下的指示热效率ηi=3.6×103Pi/(BHu)(2)式中：Pi为发动机指示功率,kW；Hu为天然气低热值kJ/kg；B为每小时燃料消耗量，kg/h.由图6，随着过量空气系数的增大，指示热效率整体上呈降低趋势.主要原因在于随着过量空气系数的增大，缸内可燃混合气变稀，使得着火延迟期增长，火焰传播速度降低，因而使得热效率下降.图6 指示热效率2.1.5 点火提前角和过量空气系数对排气温度的影响图7为涡前排气温度曲线,转速为1 600 r/min,进气压力为0.175 MPa.随着点火的推迟，排气温度显著提高，如φ=1.35时，35° CA BTDC提前角时涡前排气温度为608 ℃，20° CA BTDC时为662 ℃，且随着过量空气系数增大，排气温度变化不是单调的.在相同的点火提前角时，随着过量空气系数的增大，排气温度是先有降低趋势，而后又出现升高趋势.这是由于随着过量空气系数的增大，混合气变稀且热值降低，放出的热量少，使得缸内燃烧后的气体温度较浓混合气时低，从而排气温度也低；但当混合气过稀时，易造成燃烧的不稳定，火焰着火延迟期长，传播速度慢，且有后燃发生，因而使得排气温度反而又出现了上升的趋势.从图7还可以看出，随着点火提前角推迟，稀燃工作能力降低.这也说明了点火提前角过小时，尽管可以降低NOx，但更易发生后燃.2.2 过量空气系数与点火提前角对发动机动力性、经济性和排放的影响图8～图10分别为在一定的转速和进气压力下，不同过量空气系数和点火提前角时的转矩、耗气率和NOx排放曲线，其中转速为1 600 r/min,进气压力为0.175 MPa, 由图可知，在一定的转速和进气压力下，发动机转矩输出随点火定时和混合气浓度的不同而改变.随着过量空气系数的增大，转矩输出减小，燃气消耗率升高，NOx排放显著降低.这主要是由于随着过量空气系数的增大，混合气浓度减小，燃烧速度变慢，燃烧效率降低，使得发动机的动力性和经济性下降，但由于燃烧温度的降低，使NOx排放减少[6-7].图7 涡前排气温度曲线随着点火提前角的增大，输出转矩增大，随点火提前角增大，耗气率降低，NOx 排放增大.这主要是由于随着点火提前角的增大，由图4的示功图可知，整个燃烧过程前移，使最大爆发压力更加靠近上止点，做功效率提高，输出转矩增大，燃气消耗率明显降低，同时缸内温度随之提高，从而使NOx生成增多.图8 转矩变化曲线图9 耗气率曲线图10 NOx排放通过对该天然气机不同过量空气系数和不同点火提前角的燃烧过程及其性能曲线进行分析，得出转速1 600 r/min、节气门全开工况时该发动机的最大转矩工况，目标要求输出转矩560 N·m、耗气率不高于205 g/(kW·h)、折算后NOx的排放量不高于3.5 g/(kW·h).根据目标要求，得出图11所示的转速为1 600 r/min节气门全开工况时的最佳工作范围.又称之为稀燃限界图.图11 n=1 600 r/min时的稀燃限界3 结论(1) 当进气压力和转速一定时，随着混合气变稀，燃烧压力峰值降低，瞬时放热率的峰值也随之减小，且峰值出现刻推迟，燃烧稳定性变差；当混合气浓度一定时，推迟点火提前角，则燃烧过程显著延迟，压力峰值减小且出现时刻迟后，同时也使得放热率峰值减小且整体曲线后移，稀燃能力减小，且燃烧稳定性变差.(2) 当进气压力和转速一定时，随着混合气变稀，NOx排放降低，但输出转矩有减小趋势，耗气率升高，适当增大点火提前角，可以使输出转矩增大，耗气率降低，但NOx排放会有所增加.因而需综合考虑动力性经济性和排放来选择最佳的混合气浓度和点火提前角.(3) 通过试验研究和深入分析，得出了转速为1 600 r/min时的稀燃限界图，为进一步标定全工况下的MAP图也提供了参考依据.参考文献：[1] Hollnagel C, Borges L H，Muraro W．Combustion development of the Mercedes-Benz MY19999 CNG-engine M366 -LAG[C]//SAE Paper. Detroit, MI, USA, 1999, 1999-01-3519.[2] Kichiro Kohei lgarashi, Michihiko Masuda. Development of engine for natural gas vehicle[C]// SAE Paper. Detroit, MI, USA,1999, 1999-01-0547.[3] 蒋炎坤.CFD辅助发动机工程的理论与应用[M].北京：科学出版社，2004. Jiang Yankun. Theory and Applications of CFD on EngineEngineering[M].Beijing:Science Press,2004(in Chinese).[4] 熊云，徐小明，刘信阳.清洁燃料基础及应用[M]. 北京：中国石化出版社，2005.Xiong Yun,Xu Xiaoming,Liu Xinyang. Basis and Application of Lean Fuel[M]. Beijing:China Petro-Chemical Publishing House, 2005(in Chinese).[5] 周龙保．内燃机学[M]. 北京：机械工业出版社，2005.Zhou Longbao. Internal Combustion Engine fundamentals[M].Beijing:China Machine Press, 2005(in Chinese).[6] Heywood J B. Internal Combustion Engine Fundamentals[M]. New York:MC Graw-Hill, 1988.[7] Dordaei H, Hazhir A. Pollutant emissions study of gas fueled SI engines[C] //SAE Paper. Detroit, MI, USA, 2005, 2005-01-3790.。
天然气发动机怠速燃烧排放特性试验
天然气发动机怠速燃烧排放特性试验何义团;苏志凯;简晓春;邵毅明【摘要】The rule of ignition advance angle (θi) and excess air ratio (λ) influencing on the combustion and emissions characteristics is investigated on a CNG engine at idle condition. The throttle valve is fully closed. When the parameters are changed, the stepper motor is adjusted automatically to control the engine speed at 800 r/min. When the ignition advance angle is changed from 40 to 10.crank angle ( CA) before top dead center ( BTDC) , the maximum indicated thermal efficiency (ITE) and the maximum burning speed are observed at A = 1.1. As the excess air ratio A increases, the maximum ITE is corresponding to a greater $t. The CoVinlep will be increased if the ignition is too early or too late. When the excess air ratio A is more than 1.3, the CoVimrp increases obviously. When A = 1. 1, NO, emissions get the highest level.%在一台CNG发动机上研究怠速工况条件下,点火提前角(θi)和过量空气系数(λ)对燃烧排放性能的影响规律.节气门全关,参数调节时,步进电机自动调节,将发动机转速控制在800 r/min.θi在上止点前40～10.CA BTDC变化,λ=1.1时指示热效率和燃烧速度最高；随着λ增加,最高指示热效率所对应的θi越大；θi过大或过小,都会加剧循环变动；λ＞1.3,平均指示压力循环变动(CoVimep)明显增加；λ=1.1时,NOx排放最高.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】4页(P331-334)【关键词】CNG发动机;怠速;点火提前角;过量空气系数;排放【作者】何义团;苏志凯;简晓春;邵毅明【作者单位】重庆交通大学交通运输学院,重庆400074;重庆交通大学交通运输学院,重庆400074;重庆交通大学交通运输学院,重庆400074;重庆交通大学交通运输学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U464.174;TK46+4天然气作为一种清洁能源，不仅能缓解未来的石油压力，而且作为燃料也具备很好的排放特性，是未来代用燃料的最佳选择之一［1－2］。
自然吸气和增压柴油机排放特性研究_朱瑞军
LR4100T Z 1. 18
0. 200
3. 86
0. 092
LR4100TZE 0. 90
0. 187
4. 15
0. 068
Y T R3105 2. 90
0. 930
8. 66
0. 120
表 6 欧洲排放法规第 3A 阶段排放限值和实施日期
功率 P e / kW
CO 比排 H C+ N O x 比 PM 比排 实施日期 放量 / g # 排放量/ g # 放量/ g #
机械直列泵, 喷油压力低( 65 MP a) , 靠凸轮控制喷
油时 间, 很 难 做 到 喷 油 的 准 时 与 精 确, 因 此, L R4100T ZE 柴油 机的 CO 比 排放量较 L R4100T Z 柴油机低。
表 5 3 台发动机比排放量
柴油机 型号
CO 比排 HC 比排放 NOx 比排 PM 比排 放量/ g # 量/ g # 放量/ g # 放量/ g # ( kW # h) - 1 ( kW # h) - 1 ( kW # h) - 1 ( kW # h) - 1
工况分担率 x i 是表征各个工况的排放量 对各 工况的加权比排放量的相对贡献大小。
xi =
[ X mass ] i # W F i
小排量增压天然气发动机的燃烧特性
小排量增压天然气发动机的燃烧特性李伟鑫;杨陈;尹建东;沈源;王瑞平【摘要】A turbocharged spark-ignition engine with port fuel injection (PFI) was developed suing compressed natural gas (CNG) based on a secondary development for a downsizing gasoline engine to reduce both vehicle tailpipe CO2 emissions and other exhaust gas emissions without compromising driving performance.This paper quantified the advantage of fuel performance characteristics of the downsized CNG engine with reduced knock sensitivity,optimized compression ratio,and improved combustion efficiency.While peak cylinder pressure was controlled below 12 MPa,peak torque 180 Nm,same level as gasoline variant,was realized from 3 000 r/min.With adapted compression ratio for CNGoperation,effective combustion efficiency is over 38％,which is even higher than turbocharged gasoline direct injection (TGDI)version.Therefore,compared to gasoline application,operation with CNG will lead to 24.2％ of CO2 emission reduction as well as 46.4％ of mileage-specific fuel cost saving.%为在不影响发动机性能指标的前提下,减少尾气中的二氧化碳和其他气体污染物排放,开发了一款由小型增压汽油发动机经过二次开发而成的压缩天然气(CNG)气道喷射(PFI)点燃式发动机.定量分析了小型增压天然气发动机的燃料性能优势,降低爆震强度,优化了压缩比,提高了燃烧效率.爆发压强控制在12 MPa以下,最大扭矩为180 Nm;在转速为3 000 r/min时,该天然气发动机的扭矩与原型机处于同一水平.当采用优化后的压缩比应用于CNG模式时,有效热效率达到了38％.因此,与汽油相比,CNG模式能够令二氧化碳排放减少24.2％,里程燃油成本节省46.4％.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2017(008)003【总页数】7页(P310-316)【关键词】点燃式发动机;气道喷射(PFI);压缩天然气(CNG);增压;热效率;二氧化碳减排【作者】李伟鑫;杨陈;尹建东;沈源;王瑞平【作者单位】吉利动力总成研究院,宁波315336,中国;吉利动力总成研究院,宁波315336,中国;吉利动力总成研究院,宁波315336,中国;吉利动力总成研究院,宁波315336,中国;吉利动力总成研究院,宁波315336,中国【正文语种】中文【中图分类】TK437从1990年到2011年，道路交通的二氧化碳(CO2)排放量增加了21%[1]。
中国重汽天然气发动机介绍
活塞和活塞环：为燃气机专门设计开发的活塞 和活塞环。活塞环槽和环的完美配合达到了封气和 封油的良好效果，降低了机油耗和阻止了积碳的产 生。 气门和气门座圈：众所周知，燃气机的排气门 和座圈的选用一直是困扰工程技术人员的难题，我 们通过大量试验，选出最佳匹配材料的气门和座圈， 并改变了排气门锥面密封角度，延长了其使用寿命。
Econtrols系统维修成本低，woodward系统维修成本高昂，例如：
woodward系统喷嘴。
更可靠 继承了WD615柴油机独特的框架式结构，加强型的机 体强度高；涡后排温低；严格的质量管理体系、主要配套件 选用国际品牌或国内一流供应商的产品保证了整机的可靠性； 更环保 由于天然发动机的排气中没有颗粒物，因此在排放试 验中不需要测量排气颗粒物，而柴油发动机的排放试验则对 排气颗粒物有严格的要求，通过此问题可以说明在排放标准 相同的情况下天然发动机比柴油机更环保.采用完全拥有自 主知识产权的加强型机体，有效减少振动和降低噪音。达到 国四排放。
自诊断功能
发动机管理系统提供全套的J1939 标准的诊断信息，并能在发生许多严重问题前检 测到这些问题。
通讯
ECM系统可通过CAN总线连接， 可与车辆其他系统轻松地取得通讯。
天然气发动机机型
机型
WT615.91
功率（kW）
170
适配车型
运输车、牵引车、 工程车、公交车
WT615.92
WT615.93
高能电子点火 ECM系统控制直接位于火花塞 上的高能量点火线圈工作，不通过任何高压导线， 减少点火能量的损失，并且选用铂金电极火花塞， 延长了其使用寿命、提高燃烧效率，从而降低排放。 燃料供给 通过快速反应压力调节器及最优的燃空混合 器控制，发动机得到持续不断的燃料供给达到最 优化，实现最好的燃料经济性和最低的排放。
天然气发动机介绍
天然气发动机介绍在当今的能源领域，天然气发动机作为一种相对清洁和高效的动力源，正逐渐受到广泛的关注和应用。
天然气发动机以天然气为燃料，通过燃烧产生动力，为各种设备和交通工具提供驱动力。
天然气发动机的工作原理与传统的燃油发动机有一定的相似性，但也存在一些关键的区别。
它同样通过进气、压缩、燃烧和排气的过程来完成一个工作循环。
在进气冲程中，天然气和空气的混合气被吸入气缸；在压缩冲程中，混合气被压缩，温度和压力升高；在燃烧冲程中，火花塞点火或压燃使混合气燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功；最后在排气冲程中，燃烧后的废气被排出气缸。
与传统燃油发动机相比，天然气发动机具有不少显著的优势。
首先是环保性能。
天然气主要成分是甲烷，燃烧后产生的污染物相对较少，尤其是硫化物、氮氧化物和颗粒物的排放大幅降低，对改善空气质量有着积极的作用。
其次，天然气的价格相对较为稳定，且通常比汽油和柴油便宜，这使得使用天然气发动机的车辆和设备在运营成本上具有一定的优势。
再者，天然气在储存和运输方面也相对安全，不易发生泄漏和爆炸等危险情况。
然而，天然气发动机也并非完美无缺。
一方面，天然气的能量密度相对较低，这意味着相同体积的天然气所蕴含的能量不如汽油或柴油，因此需要更大的储存空间来保证车辆或设备的续航里程。
另一方面，天然气加注设施的普及程度目前还不如加油站广泛，这在一定程度上限制了天然气发动机的大规模应用。
在天然气发动机的类型方面，常见的有压缩天然气（CNG）发动机和液化天然气（LNG）发动机。
CNG 发动机通常使用高压气瓶储存天然气，压力一般在 200 至 250 巴之间。
这种发动机适用于小型车辆和城市公交车等。
LNG 发动机则将天然气冷却至零下 162 摄氏度使其液化，从而大大提高了能量密度，适用于长途运输卡车和船舶等大型设备。
为了使天然气发动机能够更好地发挥其性能，相关的技术也在不断发展和改进。
例如，在燃烧控制方面，采用先进的电子控制系统可以精确控制天然气的喷射时间和量，提高燃烧效率，降低污染物排放。
进气道喷射天然气发动机不同燃烧方式下的排放特性
进气道喷射天然气发动机不同燃烧方式下的排放特性陈威昌;王帅兵;唐建鹏【摘要】以一台加装一套天然气供给系统的DFMA15发动机为研究对象,对比燃用单一汽油和天然气发动机动力性能,研究部分负荷下过量空气系数和点火提前角对NOx和THC的影响.结果表明:在同一节气门开度下,用天然气作燃料时,发动机动力性能比汽油作为燃料时有明显下降,并随着节气门开度的增加,其动力下降指数越来越小,从28％下降至12.5％;在其他影响参数不变的情况下,混合气过浓或者过稀都会对NOx和THC的排放产生明显影响.随着过量空气系数的增大,NOx呈现先增大后减小的趋势,在λ=1.1处达到最大,THC呈现先减小后增大的趋势,在1.2处达到最小;随着点火提前角的增大,NOx呈现增大趋势,而THC呈现减小趋势并且超过25℃A后基本不受影响.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2016(000)015【总页数】3页(P65-67)【关键词】动力性能;过量空气系数;点火提前角;NOx;THC【作者】陈威昌;王帅兵;唐建鹏【作者单位】华北水利水电大学,河南郑州450045;华北水利水电大学,河南郑州450045;华北水利水电大学,河南郑州450045【正文语种】中文【中图分类】TK431随着能源危机日益加剧和排放法规日趋严格，寻找清洁代用燃料成为内燃机研究的重要课题。
在众多清洁代用燃料中，天然气因其储量大，具有良好的排放性和经济性成为最具有潜力的发动机代用燃料［1-2］。
并且在今后相当长的时间内，汽车发动机燃用气体燃料如天然气将是最为现实且技术相当成熟的方案之一［3］。
从目前看来，国内大部分天然气汽车是由原来的汽油车或柴油车改装的天然气-汽油双燃料或天然气-柴油双燃料汽车［4］。
截至2014年底，我国天然气汽车保有量已达到459.5万辆，居世界第一。
因此，对双燃料汽车的发动机研究仍具有重要的现实意义和应用价值。
在不改变发动机结构参数的情况下，通过优化发动机的各项运转参数，为发动机不同工况下提供最佳燃空比和点火提前角，可以使发动机具有更好的经济性、动力性和排放性。
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第29卷第2期2008年4月内 燃 机 工 程Chinese Internal Combustion Eng ine Eng ineeringVo l.29No.2A pr.2008收稿日期:2007 08 07基金项目:国家863计划节能与新能源汽车重大专项(2006AA11A1B7)作者简介:马凡华(1966-),男,副教授,主要研究方向为代用燃料发动机与氢能利用,E mail:mafh@ 。
文章编号:1000-0925(2008)02-010-05290021增压稀燃天然气发动机排放特性马凡华1,汪俊君1,程 伟2,吴 晓2,李 勇1,王 宇1(1.清华大学汽车安全与节能国家重点试验室,北京100084;2.东风汽车有限公司商用车技术中心)Emission Characteristic of Turbocharged Lean Burn CNG EngineMA Fan hu a 1,WANG Jun jun 1,CHEN Wei 2,WU Xiao 2,LI Yong 1,WANG Yu 1(1.State Key Laboratory of A utom otiv e Safety and Energy ,T singhua University,Beijing 100084,China;2.Dong feng Co mmercial Vehicle Technical Center)Abstract:In order to study em ission char acteristic o f turbocharg ed lean burn CNG eng ine,an ex perim ental r esearch w as conducted to ex am ine the influence of the air fuel ratio ,ignition timing and the ox idatio ncatalyst converter on the emission characteristic.T he result show s that NO x emissions increase initially and then decrease,but NM H C emissio ns decr ease initially and incr ease as the air fuel ratio incr eases.Additio nal ly the NO x emissions decrease initially and then increase as the engine speed increases.T he lo west NO x em is sion value occures for 1600~1800r/m in.U nder the co nstant manifold abso lute pressure,w ith increase o f ignition advanced angle,N MH C emissions decrease initially and then incr ease,N O x emissions increase.After installing the I type oxidation catalyst converter,NO x ,CH 4,CO and NM H C emissions are reduced by 15%,97%,78%and 60%respectiv ely.T he result show s turbocharg ing lean burn in combination o f o xida tion cataly st converter is an effective technical w ay fo r CNG engine.摘要:为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、十三工况排放等试验,并在增加氧化型催化转化器后进行了相关试验,对试验结果进行研究分析,获得了天然气发动机的排放规律。
结果表明:NM H C 排放随空燃比增大先减少后增加,NO x 排放随空燃比增大先增加后减少,在空燃比19~21左右达到最大值。
NM H C 比排放随转速升高略有降低,NO x 排放随转速升高先减小后增加,发动机最低NO x 排放点所对应的发动机转速为1600~1800r/m in 。
定M AP 下,NM H C 排放随点火提前角增大先降低后增加,NO x 排放随点火提前角增大而增大。
加I 型氧化催化器后发动机NO x 、CH 4、CO 、NM H C 排放值分别减少了15%、97%、78%、60%。
试验结果表明,增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案。
关键词:内燃机;增压稀燃;天然气发动机;空燃比;点火角;氧化型催化器Key words:IC eng ine;t urbocharger lean burn;CNG eng ine;A FR;ignit ion angle;oxidation cat alyst convert er中图分类号:T K 464文献标识码:A0 概述天然气具有高热值、高辛烷值、低污染等优点。
目前,我国的天然气还没有充分利用开发,储量十分丰富,价格也比较低,发展天然气发动机汽车有很大的优势[1]。
采用稀燃技术是提高天然气发动机效率2008年第2期内 燃 机 工 程和降低排放的较理想的方法。
同时,稀燃可以降低缸内的燃烧温度,从而降低NO x排放,未燃H C和CO等不完全燃烧产物也因过量空气的存在而减少。
另外,由于缸内温度降低,压缩比也可进一步提高以提高效率。
为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,本文进行空燃比和点火提前角调整试验,获得不同工况下动力性和排放总体较优的点火提前角和空燃比等标定数据,写入ECU,进而对加氧化催化转化器后的发动机进行十三工况试验,并分析了排放数据。
1 试验介绍试验采用的EQ系列发动机由东风汽车公司提供,表1是发动机的主要参数。
该发动机采用DE LIPH公司ITM S 6F电控单元、单点电控CNG喷射、水冷式涡轮增压中冷、分组高能点火系统、空燃比开环控制。
电控系统能在线修改怠速旁通阀开度,点火提前角,空燃比等控制参数。
测功系统为洛阳南峰机电设备制造有限公司生产的W260 1800/ 7500电涡流测功机,测功机能实现对发动机定转速、定扭矩等多种控制方式。
空燃比分析仪是日本H ORIBA公司生产的M EXA 720NO x空燃比分析仪,该仪器利用氧化锆与氧离子反应产生的离子电位变化测量排气中的氧气浓度和NO x浓度。
排放测量使用M RU GmbH公司生产的VarioPlus排放仪,测量NO和CO均采用电化学的方法,精度为 2010-6,CH4采用NDIR(不分光红外分析)方法,精度为 0.02%。
在此试验条件下进行了空燃比和点火提前角调整试验、加催化后的十三工况试验等。
表1 发动机主要参数发动机型式6缸、立式、直列、水冷、四冲程进气方式增压中冷(空 空中冷)缸径行程/m m105120活塞总排量/L 6.234压缩比10标定功率/kW154(2800r/min)最大扭矩/N!m620(1600r/min)全负荷最低气耗率/g!(kW!h)-11982 空燃比调整试验2.1 试验方法空燃比调整试验采用2种方法。
方法1为选定发动机转速,在4种进气管绝对压力(M AP)条件下调整空燃比。
方法2为在选定发动M AP条件下,从400r/min到2800r/min每隔200r/min取转速点,在每一转速下各指定MAP值点进行空燃比调整试验。
同时测量各点的排放。
由于每个空燃比下可能会有不同的最佳点火提前角,因此空燃比调整试验中首先在每个空燃比下调节点火时刻取得比较好的点火角,选取原则为最大扭矩最小点火提前角,即M BT点,然后在此点火角下进行空燃比调整试验。
2.2 空燃比调整试验结果根据方法1选取1400r/m in转速下的4种M AP进行试验,分别研究了NMH C、NO x随空燃比变化的排放情况,结果如图1所示。
图1 N M H C、N O x排放与空燃比的关系由图1可知,NM H C排放随空燃比增大先减少后增加,因为空燃比太小时混合气过浓NMH C排放较多,而空燃比太大时混合气过稀燃烧不充分, NM H C排放也比较多。
在各负荷下NM H C排放达到最低点时的空燃比也有所不同,负荷越大则最佳空燃比越大,从低负荷的19增大到高负荷的21。
由图1可知,各负荷下NO x排放在空燃比19~21左右达到最高值,负荷越大,NO x排放达到最高时的空燃比越大;空燃比超过21后,NO x排放剧减,达到24后NO x比排放低于5g/(kW!h),达到欧 ∀排放要求。
根据方法2在M AP=87kPa条件下进行调整空燃比试验,结果如图2~图4所示。
在图2中NM H C比排放自空燃比18开始一直增加,与图1基本保持一致,NM H C比排放高转速比低转速略有降低。
总体上看,NM H C排放整体都比较小,性能!11!内 燃 机 工 程2008年第2期比较好。
图3是M AP=87kPa 时的NO x 随空燃比变化的曲线。
在随空燃比变化曲线中,可以看到NO x 排放在空燃比21左右达到最高,此时燃烧充分燃烧温度高[2],生成了较多NO x 。
图4是M AP=87kPa 时NO x 排放随转速变化曲线。
NO x 排放基本上出现先下降后增加的趋势,比较燃烧温度发现,每个空燃比下的燃烧温度都随转速增加而上升,同空燃比下的氧浓度可认为基本一致,分析N O x 排放在中低转速出现降低的原因,是反应时间导致,随发动机转速增加,生成NO x 的反应时间越来越少,所以NO x 排放降低,同时由于反应温度越来越高,所以NO x 排放又出现增加趋势。
从而使发动机工作区域的最低NO x 排放点基本出现在1600~1800r/min 之间。
3 点火提前角调整试验3.1 点火提前角调整试验中,选择从转速400r/min 到2800r/m in 每隔400r/min 取转速点,在每一转速下多个指定M AP 点处进行测量取点标定,这样基本上覆盖了发动机的整个运行工况面。
由于不同空燃比下的最佳点火提前角不相同,试验过程中,在各转速下先进行空燃比调整试验,并综合考虑动力性和排放,取得最佳空燃比,见表2,然后在此空燃比下再进行点火提前角的详细试验并记录,得到点火提前角的变化规律和MAP 图。