PDF《甲醇Ο汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响》

212 燃用 M10 燃料对常规排放的影响 汽油机燃用 M10 燃料的排气温度与燃用 M0 燃料时相比 ,因甲醇汽化潜热较大而略有降低 ,但幅 度不大 ,故排气温度的变化不会影响三效催化转化 器对排气的催化转化效果 ,如图

3 所示. 图4和图

5 是汽油机在

2

500、

3 000 r/ min 时的HC、 CO 排放特性试验结果. 无论是在部分负荷 工况下 (汽油机在闭环反馈控制下运行 ,过量空气 系数接近 110) ,还是在高负荷时 (汽油机处于开环 控制状态) ,当汽油机燃用 M10 燃料时 ,因甲醇自 身含氧 ,燃烧更加充分 ,三效催化转化器前的 HC 和CO 排放与燃用 M0 燃料时相比均有一定程度 的降低. 汽油机燃用 M10 燃料时 ,一方面最高燃烧温度 降低 ,有利于抑制 NOx 的生成 ,另一方面又因为甲 醇自身含氧 ,燃烧速度增加 ,又增加 NOx 的生成 ,因 此汽油机排气中的 NOx 排放与纯汽油的基本相当 (见图 6) ,在中低负荷时稍有降低 ,而大负荷时

2 种 燃料的 NOx 排放相当 ,甚至 M10 燃料的 NOx 排放 略高. (a) n =

2 500 r/ min (b) n =

3 000 r/ min 图2M10 燃料对汽油机负荷特性的影响 (a) n =

2 500 r/ min (b) n =

3 000 r/ min 图3M10 燃料对汽油机排气温度的影响 (a) n =

2 500 r/ min (b) n =

3 000 r/ min 图4M10 燃料对汽油机 HC 排放的影响 (a) n =

2 500 r/ min (b) n =

3 000 r/ min 图5M10 燃料对汽油机 CO 排放的影响

3 第1期刘圣华 ,等 :甲醇Ο 汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响 (a) n =

2 500 r/ min (b) n =

3 000 r/ min 图6M10 燃料对汽油机 NOx 排放的影响 试验中发现 ,汽油机的排气经过三效催化转化 器后 ,燃用 M10 燃料时汽油机的 CO 和HC 排放与 燃用 M0 燃料时相比仍然较低 ,而NOx 排放相当.

213 燃用 M10 燃料对醇醛类排放的影响 采用气相色谱仪可以分析排气中未燃甲醇 (CH3 O H) 和甲醛(CH2 O) 等排放成分[4] . 图7示出 了2500 r/ min 时的 CH3 O H 排放对比. 汽油机燃用 M10 燃料时 ,相同工况下的 CH3 O H 排放均有所提 高 ,并且汽油机的 CH3 O H 排放都随着负荷的增加 而增加 ,这主要是因为喷油量随负荷增加而增加的 缘故. 图7n=2500 r/ min 时CH3 O H 的排放对比 图8给出了2500r/min 时的CH2 O 排放对比. CH2 O 是CH3 O H 被氧化的中间产物 ,当汽油机 燃用 M10 燃料时 ,相当量的未燃 CH3 O H 氧化成了 CH2 O ,故此时相同工况下的 CH2 O 排放要比 M0 燃料高得多. 从图

8 还可以看出 ,三效催化转化器前 的CH2 O 排放都随负荷增加而减少. 这主要因为 CH2 O 容易进一步氧化成 H2 O 和CO2 ,低负荷时缸 图8n=2500 r/ min 时CH2 O 的排放对比 内燃烧和排气温度低 ,后氧化能力差 ,故CH2 O 排 放较多 ,随着汽油机负荷的增加 ,燃烧温度和排气温 度升高 ,后氧化作用增强 ,CH2 O 排放有所降低. 另外 , 经过三效催化转化器催化转换后,CH3 O H 和CH2 O 排放仅为百万分之几 ,大部分工 况下可以实现零排放.

3 结论在本试验条件下 ,汽油机燃用 M10 燃料和燃用 M0 燃料相比 ,可以有以下几个方面的结论. (1) 动力性相当 ,有效热效率有所提高 ,燃油经 济性和排温得到改善. 如果能够适当提高压缩比 ,优 化燃油喷射脉宽、 点火提前角等参数 ,将会取得更好 的效果. (2) CO 和HC 排放有所改善 , NOx 排放相当. (3) CH3 O H 和CH2 O 排放有所增加. CH3 O H 排放随负荷增加而增加 ,而CH2 O 排放随着转速和 负荷的增加而减少. (4) 排气经三效催化转化器后 ,CO 、 HC 和NOx 的排放与常规汽油机相当 ,CH3 O H 和CH2 O 排放 都可以被控制在极低的水平 ,在高负荷工况下可以 实现零排放 ,这表明三效催化转化器能够满足汽油 机燃用 M10 燃料时对排放控制的要求. 参考文献 : [1 ] 周龙保. 内燃机学 [ M ]. 第2版. 北京 :机械工业出版 社,2005. [2 ] 刘巽俊. 内燃机的排放与控制 [ M ]. 北京 :机械工业出 版社 ,2003. [3 ] 高国珍 ,王育辉 ,陈光敏. 醇类燃料理化性质对汽油机 性能及排放的影响 [J ]. 江西能源 ,2004 (3) :8Ο 20. [4 ] Liu Shenghua. Measurement of non2regulated pollu2 tants from SI engine fuelled with gasoline2methanol blends [ A ]. 7th Sino2Korea Intl Conference on ICE Engineering , Hangzhou , 2005. (编辑 王焕雪)