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氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性
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作者 蔡开源 王巍 +4 位作者 赵自庆 马骁 齐运亮 李莉 王志 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期626-633,681,共9页
针对双碳目标,应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展,缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料(BG70)和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料(BG50E20);氨为进气道喷射,能量替代率... 针对双碳目标,应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展,缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料(BG70)和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料(BG50E20);氨为进气道喷射,能量替代率为0~28%。试验工况为1200 r/min、0.8 MPa指示平均有效压力(IMEP)。对比分析了不同燃料的一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、氮氧化物(NOx)排放以及颗粒物粒径分布。结果表明:单燃料模式下,BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%,但THC和NOx排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量(TPN)排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能,添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%~2%;CO排放增加约1倍;柴油和BG70的NOx排放减少接近50%,BG50E20的NOx排放减少约30%。另外,氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响,当氨能量替代率从0增长至28%时,BG70的TPN排放增加20倍。 展开更多
关键词 生物柴油 乙醇 燃烧 排放
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基于喷射策略的氨柴双燃料发动机燃烧和排放试验研究
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作者 陈清楚 蔡开源 +3 位作者 刘奕 齐运亮 陈虎 王志 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期9-15,28,共8页
在一台重型柴油发动机试验平台的基础上改造氨柴双燃料发动机,加装了一套电控喷氨系统,采用氨气进气道喷射、柴油缸内直喷方式,通过柴油喷射策略的变化,在发动机1 200 r/min的中高负荷下50%氨能占比工况,开展了氨柴双燃料的燃烧和排放... 在一台重型柴油发动机试验平台的基础上改造氨柴双燃料发动机,加装了一套电控喷氨系统,采用氨气进气道喷射、柴油缸内直喷方式,通过柴油喷射策略的变化,在发动机1 200 r/min的中高负荷下50%氨能占比工况,开展了氨柴双燃料的燃烧和排放特性优化研究。试验结果表明:氨柴双燃料燃烧时,由于氨燃料燃烧速度慢、起燃温度高等特性,柴油原机的上止点附近单次喷射策略,使得氨燃烧与柴油燃烧不同步,燃烧放热率呈现“双峰”曲线,氨燃烧效率较低。采用柴油双喷策略,通过提前柴油预喷时刻,可推迟柴油起燃时间,活化活塞凹坑外的氨燃料,促使柴油和氨燃烧趋于同步,将“双峰”放热曲线转变成“单峰”放热曲线,从而加快燃烧速度,缩短燃烧持续期,减少未燃氨排放,提升氨燃烧效率。但过度提前预喷时刻会造成柴油撞壁,对发动机指示热效率不利。 展开更多
关键词 氨–柴双燃料 燃烧 喷射策略 柴油双喷策略
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重型柴油车满足近零排放法规的技术分析 被引量:27
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作者 帅石金 刘世宇 +5 位作者 马骁 张俊 王国仰 果泽先 蔡开源 肖建华 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2019年第1期16-31,共16页
为满足未来越来越严格的排放法规,重型柴油车需要缸内净化和高效排气后处理的协同优化。该文对比了欧洲、美国及中国重型柴油车现行排放法规。分析结果表明:满足国Ⅵ、欧Ⅵ、US2010法规的重型柴油车有害物排放对空气质量影响可以忽略不... 为满足未来越来越严格的排放法规,重型柴油车需要缸内净化和高效排气后处理的协同优化。该文对比了欧洲、美国及中国重型柴油车现行排放法规。分析结果表明:满足国Ⅵ、欧Ⅵ、US2010法规的重型柴油车有害物排放对空气质量影响可以忽略不计;由此,上述法规可定义为近零排放法规。为达到这些近零排放法规的要求,介绍了部分缸内清洁燃烧技术及后处理技术,据此总结出两条满足近零排放法规的技术路线:废气再循环(EGR)和纯选择性催化还原(SCR)。为满足美国加州超低氮氧化物(NO_x)排放法规,对比了NO_x被动吸附器(PNA)路线和紧耦合SCR路线。结果表明:EGR路线对低温NO_x排放控制效果好;纯SCR技术路线的燃油经济性好;PNA路线的NO_x排放更低,系统结构简单;紧耦合SCR技术路线成本低,耐久性好。 展开更多
关键词 重型柴油车 近零排放法规 氮氧化物(NOx) 颗粒物(PM) 减排技术 缸内净化 后处理
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多燃烧模式下掺氨发动机试验研究 被引量:5
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作者 刘尚 蔡开源 +6 位作者 刘伟 王巍 赵自庆 张日东 张启航 马骁 王志 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期142-148,共7页
氨(NH_(3))作为一种无碳、低成本、来源广的氢载体燃料,在未来碳中和内燃机研发中将起到重要作用。该文在快速压缩机、高压缩比汽油机和柴油机平台,系统对比研究了氨气掺混对火焰传播、均质压燃、均质引燃3种燃烧模式的影响。结果表明:... 氨(NH_(3))作为一种无碳、低成本、来源广的氢载体燃料,在未来碳中和内燃机研发中将起到重要作用。该文在快速压缩机、高压缩比汽油机和柴油机平台,系统对比研究了氨气掺混对火焰传播、均质压燃、均质引燃3种燃烧模式的影响。结果表明:氨气压燃着火过程在燃烧室中呈现顺序自燃特征,点燃模式下氨的火焰传播速度仅为0.66 m/s。氨是良好的爆震抑制剂。在汽油机中,掺混少量氨气即可起到爆震抑制和燃烧相位优化的作用,指示热效率提高1.2%,但氨气掺混比例过高时,燃烧持续期增加,热效率反而降低;掺混氨气后NO_(x)排放增加,但在试验工况下,其与掺混比例无明显相关性。在柴油机中,掺混氨气使得燃烧放热滞后,燃烧持续期增大;随着NH_(3)掺混比增加,有效热效率和NO_(x)排放降低,CO排放增加。 展开更多
关键词 掺氨发动机 爆震抑制 点燃模式 压燃模式
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氨柴双燃料高压缩比发动机柴油喷射策略优化 被引量:2
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作者 蔡开源 王志 +6 位作者 刘奕 陈清楚 齐运亮 林浩 卢文健 张沈欢 殷勇 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期783-789,共7页
为了提高氨柴发动机的燃烧效率与热效率,研究了柴油喷射策略对燃烧与排放特性的影响。在一台6缸、压缩比21的氨柴发动机上,采用了进气道喷射氨并缸内2次喷射柴油的控制方法。用柴油第1次喷射来活化缸内热氛围,用第2次喷射来控制燃烧相... 为了提高氨柴发动机的燃烧效率与热效率,研究了柴油喷射策略对燃烧与排放特性的影响。在一台6缸、压缩比21的氨柴发动机上,采用了进气道喷射氨并缸内2次喷射柴油的控制方法。用柴油第1次喷射来活化缸内热氛围,用第2次喷射来控制燃烧相位。结果表明:提前柴油第1次喷射时刻,可使氨柴模式的氮氧化物(NOx)排放减少30%;增加第1次喷射量有助于提高氨燃烧效率,并能减少85%的N2O和50%的CO排放。随第1次喷射量的增加,有效热效率先升高后降低。相比同压缩比下纯柴油模式,优化的氨柴双燃料模式的柴油喷射策略下,最高有效热效率提高1.2个百分点。因此,该文的优化柴油直喷策略,可节能和降低重型车辆的碳排放。 展开更多
关键词 重型车发动机 柴油直喷策略 氨柴双燃料 燃烧效率 污染物排放
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高压缩比射流点火天然气发动机燃烧及排放特性 被引量:2
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作者 赵自庆 蔡开源 王志 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期10-19,共10页
采用一维仿真,预测并分析了压缩比对射流点火天然气发动机烧特性规律,进一步结合台架试验研究了高压缩比下采用不同稀释策略时射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性.结果表明:压缩比提升至17.0时,燃烧初期放热迅速,滞燃期缩短,燃烧持... 采用一维仿真,预测并分析了压缩比对射流点火天然气发动机烧特性规律,进一步结合台架试验研究了高压缩比下采用不同稀释策略时射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性.结果表明:压缩比提升至17.0时,燃烧初期放热迅速,滞燃期缩短,燃烧持续期显著增加;采用纯空气稀释时,燃烧效率提高,热效率提升小于1%;CO、NO_(x)排放增加,HC排放减少;射流撞壁造成传热损失的增加以及后燃现象限制了热效率的提升;进一步引入废气再循环(EGR)后,高压缩比下缸内燃烧恶化相对严重,燃烧效率降低,HC及CO排放增加,最高指示热效率在低压缩比下达到44%. 展开更多
关键词 天然气发动机 射流点火 高压缩比 热效率
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主动射流点火天然气发动机的燃烧控制策略 被引量:1
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作者 王巍 赵自庆 +4 位作者 蔡开源 刘奕 刘尚 刘伟 王志 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期1919-1925,共7页
本文研究了天然气发动机主动射流点火模式下喷射压力和喷射脉宽对射流燃烧特性的影响。试验条件为:保持进气道压力为0.08 MPa、进气道天然气喷射脉宽为18 ms、调整射流室天然气主动喷射压力从0.5 MPa依次增加到3.0 MPa,增量间隔为0.5 M... 本文研究了天然气发动机主动射流点火模式下喷射压力和喷射脉宽对射流燃烧特性的影响。试验条件为:保持进气道压力为0.08 MPa、进气道天然气喷射脉宽为18 ms、调整射流室天然气主动喷射压力从0.5 MPa依次增加到3.0 MPa,增量间隔为0.5 MPa,主动喷射脉宽从1 ms依次增加到5 ms,增量间隔为1 ms。发动机的转速为800 r/min,点火时刻为-24°CA ATDC。试验结果表明,相比于被动射流点火,主动射流点火可提高峰值放热速率,加速燃烧。主动喷射压力和脉宽过低时,循环波动率(COV)大;随着主动喷射压力或脉宽增加,燃烧稳定(COV<1.5%);继续增加主动喷射压力或脉宽对燃烧稳定性的影响不大。随着主动喷射压力和脉宽的增大,发动机峰值压力和峰值放热速率增加,初始阶段燃烧速度加快,但整体燃烧持续期变长。在固定点火时刻条件下,较低的主动喷射压力和脉宽实现更高的发动机指示热效率。主动喷射压力为0.5 MPa,主动喷射脉宽为2~5 ms时,发动机取得最高的指示热效率,优化后的指示热效率提高了2.8%。 展开更多
关键词 主动射流点火 天然气 喷射压力 喷射脉宽 燃烧速度
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高活性低辛烷值汽油压燃着火特性与表征燃料构建
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作者 果泽先 王步宇 +4 位作者 王博远 张启航 蔡开源 王志 帅石金 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期778-784,共7页
为了解析汽油压燃(GCI)模式的燃烧排放特性,针对一种高活性低辛烷值汽油(HRG)开展了表征燃料设计研究。基于快速压缩机(RCM)平台,在有效温度690~920 K内,对该汽油燃料进行着火滞燃期试验;基于Chemkin软件对正庚烷/异辛烷(PRF)、正庚烷/... 为了解析汽油压燃(GCI)模式的燃烧排放特性,针对一种高活性低辛烷值汽油(HRG)开展了表征燃料设计研究。基于快速压缩机(RCM)平台,在有效温度690~920 K内,对该汽油燃料进行着火滞燃期试验;基于Chemkin软件对正庚烷/异辛烷(PRF)、正庚烷/异辛烷/甲苯(TRF)以及异己烷/正庚烷/异辛烷/甲苯(iso-HS)等3种表征燃料的滞燃期进行模拟。结果表明:与PRF及TRF相比,iso-HS呈现出更加显著的负温度系数(NTC)现象,且随着异己烷含量的提高,其负温度系数区域滞燃期变化幅度近似线性提高;组成为(按摩尔分数计)49.63%异己烷、18.30%异辛烷、26.29%正庚烷及5.78%甲苯的表征燃料iso-HS2具有更好的表征效果。 展开更多
关键词 高活性低辛烷值汽油(HRG) 表征燃料 着火滞燃期 快速压缩机(RCM)
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