第10燃燒方式及替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

高等內(nèi)燃機(jī)帥石汽車(chē)工:sjshua

工作過(guò)程、燃燒理論、性能分析及參數(shù)調(diào)均質(zhì)混合氣均質(zhì)混合氣壓燃均質(zhì)混合氣引燃?xì)怏w代－甲第一部分：動(dòng)力輸出與能第1能指標(biāo)與影響因素第2章、工質(zhì)與熱化學(xué)第3作循環(huán)與能量利用第4氣過(guò)程與進(jìn)氣充量第5章運(yùn)行特性與整車(chē)匹第二部分：燃燒與第6基礎(chǔ)第7章柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第8章汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第9章有害排放物的生成與控制第10章新燃燒方式與替代

Tsinghua均質(zhì)混合氣壓燃

Tsinghua在歐洲稱(chēng)為CAI（可控自燃著火，ControlledAuto-Ignition)為什么我們需要

TsinghuaDieselDieseltodaybestinconsumption(highneedforfurtherreductionofNOxandPMGasolinemeetshighrequestsonneedforfurtherreductionofCO2GDIGDIonlyhasagreatbenefitoffueleconomybutdidn’tofferafinalsolutionforNOxemissions!CanCanHCCIhavebenefitsofbothfueleconomyand均質(zhì)混合氣壓燃(HCCI)

TsinghuaIgnitioncontrolledbychemicalkinetics,noflameVeryrapid均質(zhì)混合氣壓燃(HCCI)

TsinghuaHCCI的優(yōu)

TsinghuaHighfuelLowNOx“Cold”(LowTemperatureCombustion,HCCI的工作區(qū)

TsinghuaCOV-CoefficientOf變動(dòng)系NarrowworkingHCCI的控制Influencingparametersforcombustion

TsinghuaMixtureFuel

RfATb

/RT)ApproachestocontrolchemicalExternalintakeheating(Electricity,HeatVariableCompressionRatioInjectionInternalEGRbySparkassistant/LaserFuelExhaust內(nèi)部EGR與外部External

TsinghuaInternalEGRbyChangingValveNVO-NegativeNVO-NegativeValve負(fù)AVL-CSIpressionSpark

Tsinghua空燃比及配氣相位控制策CSI降低NOx的效

TsinghuaCSI降低油耗的效

TsinghuaMax.improvement:-ASSCI

Tsinghua-ASSCI

Tsinghua相比PFI汽油機(jī)油耗降低NOx降低循環(huán)波動(dòng)率由于汽油汽油HCCI原型

Tsinghua4.3L/100km，比常規(guī)技術(shù)降低15％以上汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的難

Tsinghua難點(diǎn)著火難以控制燃燒速率難以控制運(yùn)行工況范圍窄柴油HCCI柴油機(jī)燃燒－T

TsinghuaPremixedChargeCompressionIgnition,柴油低溫燃燒的可能

6546543221%10 Adiabaticmixtureflametemperature(3)-Rich,low-temperature-highEGR(2)-Lean-burn(<1)(andsoot)formation.-noEGR(21%(1)-Reactionstarts<2toavoid-EGRusedtoavoidEquivalenceEquivalenceSource:LylePickett,柴油HCCI噴射控制

Tsinghua柴油HCCI范例－豐田

TsinghuaUniformUniformBulkyCombustionSystem(UNIBUS)Two-stageinjection:earlyInjection54~4BTDCTakecareof ementoftheNoenoughtimeto柴油HCCI范例－IFP

TsinghuaNarrowNarrowAngleDirectInjection(NADI)EarlyInjection柴油HCCI范例－日產(chǎn)

TsinghuaMK(ModulatedLateMK(ModulatedLateHighEGR：-ignitiontimeHighswirltopromoteNOx90%;Soot<1柴油HCCI范例－日產(chǎn)

Tsinghua 均質(zhì)混合氣引燃均質(zhì)混合氣引燃－HomogeneousChargeInducedIgnition，簡(jiǎn)稱(chēng)多點(diǎn)著火（雙概念）。

Tsinghua天然氣汽車(chē)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn) 年的不足萬(wàn)輛發(fā)展到目前的

Tsinghua天然氣汽車(chē)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)

Tsinghua過(guò)去五年和天然氣儲(chǔ)量大幅上 年月日，資源部召開(kāi)發(fā)布會(huì)，對(duì)外正是公布《油氣資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方，分別位居世界第4位和第6位

Tsinghua 天然氣在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)優(yōu)儲(chǔ)量豐富的一次能源（高的可獲得性甲烷(CH4)不會(huì)造成地面臭氧的形擴(kuò)展的著火極限降低有害物排HC(混合氣形成，尤其在冷起動(dòng)階段均質(zhì)的混合燃燒速度較不用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做大的改動(dòng)，就可以開(kāi)發(fā)出雙汽主要不和處理復(fù)甲烷催化轉(zhuǎn)化效率雙/兩用汽車(chē)成本加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后（我國(guó)加氣站約1700座

Tsinghua天然氣在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)

Tsinghua單:僅燃用天然氣，可以獲得最大的環(huán)保效應(yīng)和燃油經(jīng)濟(jì)(汽車(chē)：僅用單運(yùn)行模式雙/兩用：可能的汽油、柴油和天然氣運(yùn)行模(根據(jù)增壓比不同，行駛里程多20...30單天然氣發(fā)動(dòng),,

TsinghuaEQDN系列增壓型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能隨a變化天然氣-汽油雙發(fā)動(dòng)

Tsinghua天然氣-柴油雙發(fā)動(dòng)

TsinghuaDirectDirectfuelPrechamberTheCNGisdrawnfromtheintakeportandthedieselfuelisinjectedbythenozzles.TheCNGisignitedbytheTheenginecanoperateinpurediesel天然氣-柴油兩用發(fā)動(dòng)

High-PressureDirectInjection(HPDI)injectorsprovideasmalldieselpilotsprayandHigh-PressureDirectInjection(HPDI)injectorsprovideasmalldieselpilotsprayandalargergasspray.Thedieselaveragesonlyabout5%ofthetotalenergyinputandisusedtostartthemaincombustionofhigh-pressuredirectly-injectednaturalgas.HPDIinjectorsarecommon-rail,dieselactuated,andelectronicallycontrolled.替代90％柴油；NOx降低40～50％；PM降低80天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油機(jī)性能對(duì)

Tsinghua天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油機(jī)性能對(duì)比（化學(xué)計(jì)量比

Tsinghua三效催化劑的轉(zhuǎn)化效率（天然氣vs汽油

Tsinghua甲醇發(fā)動(dòng)優(yōu)甲醇(CH3OH)是一種=>含氧=>不易形成炭較汽油機(jī)的常規(guī)排放甲醇排氣組分不易形成臭可以從煤或天然中制主要不火焰看不見(jiàn)(使用不安全體積熱值低：只有汽油的1/2（相同的油箱，行駛里程短歷1978年－本田思域使用甲醇混合上世紀(jì)80年代來(lái)，生產(chǎn)了超過(guò)15000輛的M85靈活汽國(guó)內(nèi)：在爭(zhēng)議中發(fā)

Tsinghua 帥石年月日主要內(nèi)1、研究背景及2、甲醇的燃燒與排放特3、三效催化劑對(duì)甲醇的適應(yīng)4、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性5、結(jié)

Tsinghua汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量增長(zhǎng)與石油短

Tsinghua 要選擇之一 甲醇與汽油的理化特性對(duì)

分子分子分子分子氧含20℃密沸凝固2020℃比20℃比低熱汽甲辛烷（研究法著火溫著火界（體積分?jǐn)?shù)汽化潛火 速最小點(diǎn)火能辛烷氧含汽多種烴化合0-汽化潛甲-理論空（kg空氣/kg）理論空燃比混合氣低熱最小點(diǎn)火能火焰速汽甲甲醇燃燒的突出優(yōu)抗爆性好，可以大幅度提高壓縮比，節(jié)能潛力

Tsinghua含氧比例高，有助于減少顆粒物生成（直噴、與柴油混燃常規(guī)排Ox甲醇排氣組分不易形成臭氧吉利華普甲醇汽 山西甲醇汽直噴甲醇汽油機(jī)的節(jié)能效

TsinghuaFEVFEV火花塞

Glow電熱塞直噴甲醇汽油機(jī)的節(jié)能效

Tsinghua甲醇電熱塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng) 甲醇火花塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)甲醇應(yīng)用的技術(shù)路

Tsinghua甲醇汽油應(yīng)

量甲優(yōu)降醇化

高比例醇優(yōu)汽化

低汽適材油應(yīng)料的性等性的的能側(cè)適改重應(yīng)良點(diǎn)性上放變，在化盡對(duì)

油適 系應(yīng)統(tǒng)性的 創(chuàng)側(cè)新重 上點(diǎn) 甲甲醇應(yīng)用中的問(wèn)限制甲醇推廣限制甲醇推廣的問(wèn)

Tsinghua汽化潛熱大，燃燒、排放不同摻混比例，性國(guó)家863相溶性問(wèn)

甲醇 ，催化器效2時(shí)間：2006年11月~2008年12 時(shí)間：2110年12主要內(nèi)1、研究背景及2、甲醇的燃燒與排放特3、三效催化劑對(duì)甲醇的適應(yīng)4、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性5、結(jié)

Tsinghua發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)

Tsinghua缸徑×行程90.82×4總排量9(kW/(N.m/不大于變換紅外光譜法

Tsinghua

FTIR試驗(yàn)裝置原理非常規(guī)排放測(cè)試方法對(duì)

Tsinghua高高無(wú)無(wú)能能能能低高

連續(xù)采

甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的非常規(guī)排負(fù)荷特性試驗(yàn)—2400有效有效燃油消耗率

Tsinghua 平均有效壓力

有效有效燃油消耗率

隨甲醇含量增加而增等效油等效油耗

平均有效壓力基本基本一等效油耗率 平均有效壓力

甲醇含量

負(fù)荷特性試驗(yàn)—

Tsinghua)

M0前M0后M10M10M15M15M20M20M30M30

CO排放負(fù)荷特常規(guī)排

隨中甲醇含量增多催化劑后：同一水平，排放量0(×10-(×10-)NOx體積NOx體積分0

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0平均有效壓力(MPa) M0前M0后M10M15M15M20M20M30M30

--(×10THC體THC體積分0

THC排放負(fù)荷特

M0前M0后M10M10M15M15M20前M20后M30M30 平均有效壓力

平均有效壓負(fù)荷特性試驗(yàn)—M0M0

Tsinghua--甲醇體積分?jǐn)?shù) 0

甲醇排放負(fù)荷特

M30高負(fù)荷閉環(huán)減

催化劑前甲醇排隨中甲醇含量的變甲醇甲醇9 催化劑后 THC體積分-THC體積分-(×10)趨勢(shì)相)

30

基本不甲醇體積分(×10-甲醇/THC 甲醇甲醇體積分(×10-甲醇/THC

甲醇甲醇催化劑前

線(xiàn)性增500.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0平均有效壓力

中甲醇體積含量(%)負(fù)荷特性試驗(yàn)—排

Tsinghua排放負(fù)荷特 催化劑前排M0前M0后M10 M10M15M15 M20分?jǐn)?shù)(×10-分?jǐn)?shù)(×10- M30M30

隨中甲醇含量的變))分?jǐn)?shù)(×10分?jǐn)?shù)(×10-體體 平均有效壓力

體體 甲醇體積分?jǐn)?shù)(%)

低、中負(fù)荷增加，高負(fù)荷減少基本被催化劑完全轉(zhuǎn)化隨甲醇含量近似線(xiàn)性增加主要內(nèi)1、研究背景及2、甲醇的燃燒與排放特3、三效催化劑對(duì)甲醇的適應(yīng)4、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性5、結(jié)

Tsinghua催化劑空燃比特性試

Tsinghua催化催化轉(zhuǎn)化0

汽油催化劑處排氣溫度-空速

轉(zhuǎn)矩65N·m排氣流量甲醇乙醛甲醇乙醛

催化催化轉(zhuǎn)化0

催化劑入口處排氣溫度空速空速=400001甲醇 發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比純汽油和M15：空燃比特性3

發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比CO、THC、甲醇、乙醛：空燃比稀區(qū)高，濃區(qū)低NOX：空燃比濃區(qū)高，稀區(qū)低：全空燃比范圍內(nèi)高催化劑起燃特性試汽

Tsinghua催化催化轉(zhuǎn)化率(%)0

催化 處的排氣溫度（℃

空燃比空燃比=14.50空速=40000甲醇NOx乙醛THC空燃比=14.50空速=40000-甲醇NOx乙醛THC催化催化轉(zhuǎn)化0 催化劑處的排氣溫度（℃）汽油和M15：起燃溫度特性基本一致各種排放M15 其他排放與汽油相催化劑快速老化試

Tsinghua

催化發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3200rpm，轉(zhuǎn)矩140N*m，進(jìn)氣流量催化劑溫催化劑空燃巡航時(shí)穩(wěn)定在14.5±0.2，斷油時(shí)在空50000-老化持續(xù)時(shí)100小時(shí)，相當(dāng)于8萬(wàn)公催化器催化器生產(chǎn)國(guó)國(guó)國(guó)外公催化劑常規(guī)三甲常規(guī)三載體載體（直徑mm×長(zhǎng)度貴金屬含量Pt:Pd:Rh載體（目/英寸滿(mǎn)足國(guó)國(guó)國(guó)快速老化－空燃比特

Tsinghua發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)用汽50h高效高效窗口寬度

催化劑編

老化時(shí)間增高效窗口寬度下使用汽油時(shí)略大于使用M15M15適應(yīng)空燃比特性：三種催化劑相快速老化－起燃特

Tsinghua起燃起燃溫度0

起燃溫M15適應(yīng)性：起燃溫度特Pt-Pd-Rh甲醇催化劑最Pt-Rh常規(guī)三效催化劑次Pd-Rh常規(guī)三效催化劑催化劑編主要內(nèi)1、研究背景及2、甲醇的燃燒與排放特3、三效催化劑對(duì)甲醇的適應(yīng)4、甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性5、結(jié)

Tsinghua發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)臺(tái)架模擬試

Tsinghua控制參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門(mén)模擬ECE一致性驗(yàn)證：排氣溫度和HC排放最易產(chǎn)生大量排放物的工況轉(zhuǎn)速/節(jié)氣門(mén)臺(tái)架模擬方與整車(chē)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)排溫、排放曲線(xiàn)對(duì)冷起動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)－常規(guī)排

Tsinghua催化劑前THC瞬態(tài)排放曲 THC的累計(jì)排放曲 催化劑前后汽催化劑前6THC體積分?jǐn)?shù)THC體積分?jǐn)?shù)(×10-THC累計(jì)排放量4

累計(jì)排放質(zhì)0

時(shí)間

THC累計(jì)排放量THC累計(jì)排放量

催化劑前（催化劑前（M30發(fā)動(dòng)機(jī)）催化劑后（M30發(fā)動(dòng)機(jī)）催化劑前（汽油機(jī)）催化劑后（0

時(shí)間

0654汽油3210前0654汽油3210前100s后300s總400s前100s后300s總催化劑 催化劑

THC瞬態(tài)曲線(xiàn)形狀相似，峰值不THC體THC體積分?jǐn)?shù)(×10-00

時(shí)間

催化劑后

流量積分法，累計(jì)排放催化劑后THC：前150s貢獻(xiàn)隨著中甲醇含量增前100s：催化劑前THC后300s：催化劑前THC冷起動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)－常規(guī)排

Tsinghua催化劑前后CO累計(jì)排放質(zhì) 催化劑前后NOX累計(jì)排放質(zhì)M30M20M10汽M30M20M10汽前100s后300s總400s前100s后300s總400s催化劑 催化劑M30M20M10汽前100s后300s總400s前100s后300s總400s催化劑 催化劑NOX累計(jì)NOX累計(jì)排放量CO累計(jì)排CO累計(jì)排放量20 0.815 0.610 0.4 0.2 中甲醇比例增加：催化劑前后CO催化劑前NOX冷起動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)－甲醇排汽油催化劑前催化劑前甲醇排放汽油催化劑前

Tsinghua催化劑前后甲醇累計(jì)排放質(zhì)甲醇甲醇體積分?jǐn)?shù)(×10-0

時(shí)間

0.M30M20M10汽油前100M30M20M10汽油前100后300 總400催化劑前100后300催化劑400甲醇累計(jì)排放甲醇累計(jì)排放量0.0.0.0.0.0.MEOH(×MEOH(×10-0

催化劑催化劑后甲醇排放瞬態(tài)曲

甲醇尖峰冷起動(dòng)開(kāi)始階段加速工況隨中甲醇比例遞增完全起燃，甲醇排放基本為

時(shí)間

M30約為汽油的80冷起動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn) 排

Tsinghua催化劑前排放瞬態(tài)曲 催化劑前后累計(jì)排放質(zhì)M30M10汽油催化劑前M30M20M30M10汽油催化劑前M30M20M10汽油前100 后300 總400催化劑前100 后300催化劑400體積分體積分 (×10-

0.

0.15累計(jì)排放 0累計(jì)排放0

時(shí)間

0.05((×10-0

催化劑 排放瞬態(tài)曲催化劑后

瞬時(shí)排放規(guī)律和甲醇類(lèi)似峰值低很多隨中甲醇比例遞增完全起燃，排放基本為零

時(shí)間

M30約為汽油的4整車(chē)轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)

Tsinghua整車(chē)循環(huán)工況試驗(yàn)－甲醇排汽油汽油車(chē)速-7℃催化劑0

Tsinghua甲醇甲醇體積分?jǐn)?shù)(×10-0

車(chē)速25℃催化劑0

甲醇甲醇體積分?jǐn)?shù)(×10-0

0 甲醇甲醇體積分?jǐn)?shù)(×10-

車(chē)速25℃催化劑

甲醇甲醇體積分?jǐn)?shù)(×10-

汽油M10M20M30車(chē)速

-7℃催化劑00

0

0

時(shí)間

0 整車(chē)循環(huán)工況試驗(yàn)－排2525℃催化劑M10M20M30-7℃催化劑0

Tsinghua積分積分?jǐn)?shù)(×10-體體00

0

1010-0

0 時(shí)間25℃催化劑-10-10

1010-

時(shí)間

00

0

M10M20M30M10M20M30-7℃催化劑0時(shí)間

整車(chē)循環(huán)工況試驗(yàn)－甲醇累積排

Tsing