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铜基/钯基催化剂甲醇裂解气发动机的燃烧特性

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内燃机学报 2012年第6期30卷 486-491页

作者：姚春德李旭聪唐超臧儒振武炎天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

以一台电控点火式发动机为原型机,在尾气管上安装甲醇裂解装置,回收废气余热汽化裂解甲醇为裂解气并送入气缸燃烧.在裂解装置中分别采用了钯基和铜基两种催化剂,对比研究了在两者作用下生成的甲醇裂解气在发动机缸内燃烧特性、经济性以... 详细信息

以一台电控点火式发动机为原型机,在尾气管上安装甲醇裂解装置,回收废气余热汽化裂解甲醇为裂解气并送入气缸燃烧.在裂解装置中分别采用了钯基和铜基两种催化剂,对比研究了在两者作用下生成的甲醇裂解气在发动机缸内燃烧特性、经济性以及动力性.结果表明,裂解气缸内燃烧压力最大值高于汽油,铜基、钯基催化剂裂解气分别增加为6.2%～14.3%和10.5%～21.5%.裂解气放热率也高于汽油,钯基催化剂裂解气的放热率最高,裂解气的循环变动率较之汽油略有增加.裂解气的快速燃烧期较汽油缩短,铜基和钯基催化剂裂解气缩短幅度高达4.8%和7.1%.裂解气经济性明显优于汽油,同时动力性能够达到原机95%以上.

关键词：甲醇裂解气发动机铜基钯基催化剂燃烧特性

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甲醇裂解气发动机排放性能试验

内燃机学报 2012年第2期30卷 118-123页

作者：姚春德李旭聪徐元利天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津科技大学机械工程学院天津300222

以一台点火式电控发动机为研究对象,甲醇裂解装置安装在发动机排气管上回收废气余热,进行了甲醇裂解气在点燃式发动机上应用燃烧的排放性能试验研究.研究表明:通过甲醇裂解气在发动机上的稀燃,其动力性较之原机稍微有所下降,下降幅度仅... 详细信息

以一台点火式电控发动机为研究对象,甲醇裂解装置安装在发动机排气管上回收废气余热,进行了甲醇裂解气在点燃式发动机上应用燃烧的排放性能试验研究.研究表明:通过甲醇裂解气在发动机上的稀燃,其动力性较之原机稍微有所下降,下降幅度仅为5%;甲醇裂解气发动机利用回收废气余热以及稀燃条件减少泵吸损失的优势,对比与原汽油机经济性有较大的提高.同时,稀燃可使NOx排放较原汽油机降低90%;与汽油机CO对比,降低了50%左右,而HC排放接近汽油;此外,甲醇裂解气发动机尾气中的非常规排放物甲醛的体积分数低于汽油机,经过尾气处理后,甲醛排放接近零排放,原机三效催化转化器对甲醛的消除有很好的效果.

关键词：甲醇裂解气发动机排放特性非常规排放

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甲醇裂解气发动机燃烧过程研究

工程热物理学报 2010年第3期31卷 507-510页

作者：姚春德徐元利李旭聪朱晶宇天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

以一台点火式电控发动机为研究对象,利用气相色谱仪对裂解气的成分进行了在线检测,裂解气中除含有H_2和CO外,还含有一定量的CH_3OH蒸汽,三者的含量分别为:23.3%～46%,11.6%～23%和31%～65%;对不同转速和负荷下的气缸压力进行了测量,并... 详细信息

以一台点火式电控发动机为研究对象,利用气相色谱仪对裂解气的成分进行了在线检测,裂解气中除含有H_2和CO外,还含有一定量的CH_3OH蒸汽,三者的含量分别为:23.3%～46%,11.6%～23%和31%～65%;对不同转速和负荷下的气缸压力进行了测量,并计算了其压力升高率和放热率,结果表明:裂解气发动机的最高燃烧压力和压力升高率及最大放热率与裂解率有关。对于裂解率低的工况,由于裂解气的放热较汽油慢,最高燃烧压力和压力升高率及最大放热率也较汽油低;而对于裂解率高的工况,由于裂解气中含氢量的增加,使裂解气的放热较汽油快,裂解气的最高燃烧压力和压力升高率均高于汽油。

关键词：点火式电喷发动机甲醇裂解气甲醇裂解气成分燃烧过程

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汽/柴油双燃料发动机燃烧过程的影响因素

内燃机学报 2015年第3期33卷 217-223页

作者：李旭聪康志强高定伟长城汽车股份有限公司技术中心河北保定071000 河北省汽车工程技术研究中心河北保定071000

以一台柴油机为原型机,增加进气道喷射汽油系统,实现进气道预混喷射汽油缸内直接喷射柴油引燃的燃烧模式,对汽/柴油双燃料发动机进行深入的性能研究.结果表明:汽/柴油比例在66%,左右能够取得较好的经济和排放性能,燃油消耗率降低到250,g... 详细信息

以一台柴油机为原型机,增加进气道喷射汽油系统,实现进气道预混喷射汽油缸内直接喷射柴油引燃的燃烧模式,对汽/柴油双燃料发动机进行深入的性能研究.结果表明:汽/柴油比例在66%,左右能够取得较好的经济和排放性能,燃油消耗率降低到250,g/(k W·h)以下,碳烟排放约为0.11,FSN,NOx排放约为53×10-6;柴油喷油在低负荷(1,400,r/min,50,N·m)时适于采用单次喷射,喷射正时为-30°,CA ATDC时燃油消耗率取得最低值,而在中、高负荷时宜采用两次喷射;采用热EGR后,避免传统柴油机NOx与碳烟的trade-off关系,燃油消耗率也得到改善,数值约为258,g/(k W·h).

关键词：双燃料发动机汽/柴油比例喷油正时增压压力

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电喷发动机用甲醇裂解气制备与控制技术

农业机械学报 2011年第11期42卷 1-5页

作者：徐元利姚春德李旭聪天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

以一台电喷发动机为研究对象,设计甲醇裂解装置和控制单元,制定控制策略,并在发动机上进行了标定试验和性能试验。结果表明:设计的裂解器及电控单元,实现了汽油起动后燃料的平稳切换及完全裂解气模式下自动运行;裂解气中除含有H2和CO外... 详细信息

以一台电喷发动机为研究对象,设计甲醇裂解装置和控制单元,制定控制策略,并在发动机上进行了标定试验和性能试验。结果表明:设计的裂解器及电控单元,实现了汽油起动后燃料的平稳切换及完全裂解气模式下自动运行;裂解气中除含有H2和CO外,还含有一定量的CH3OH蒸汽,其中H2占23.3%～46%,CO占11.6%～23%,CH3OH蒸汽占31%～65%;另外,裂解气发动机的燃料经济性也较汽油机有所改善。

关键词：电喷发动机甲醇裂解装置控制策略

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裂解器的设计及其在电控发动机上的试验

天津大学学报 2012年第3期45卷 273-278页

作者：徐元利姚春德李旭聪天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津科技大学机械工程学院天津300222

为适应装车要求，并提高甲醇喷嘴的可靠性，研究设计了第三代甲醇裂解器．通过对裂解器外部形状的改进设计和采用独特的回醇冷却的方式，既满足了装车要求，又解决了甲醇喷嘴高温可靠性问题．同时，为了确保裂解气发动机的性能，在点燃... 详细信息

为适应装车要求，并提高甲醇喷嘴的可靠性，研究设计了第三代甲醇裂解器．通过对裂解器外部形状的改进设计和采用独特的回醇冷却的方式，既满足了装车要求，又解决了甲醇喷嘴高温可靠性问题．同时，为了确保裂解气发动机的性能，在点燃式电控发动机上进行试验研究．结果表明：研制的第三代甲醇裂解器，发动机的动力性达到了与原机相当的水平；甲醇的当量燃料消耗率较汽油降低14．3％-30．7％；最小的甲醇与汽油的容积替换比为1．43．

关键词：点燃式电控发动机甲醇裂解器喷油嘴可靠性发动机性能

甲醇裂解气成分检测及其对点火式发动机性能影响实验研究

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甲醇裂解气成分检测及其对点火式发动机性能影响实验研究

作者：李旭聪天津大学

学位级别：硕士

随着我国经济发展、人民生活水平的提高,汽车保有量大幅增长。这就对我国能源和环境提出了严峻的挑战。能源短缺和环境污染是目前内燃机工业面临的两大难题,而寻找清洁高效燃烧的替代燃料是解决两大难题的有效途径。甲醇含氧量高、燃烧... 详细信息

随着我国经济发展、人民生活水平的提高,汽车保有量大幅增长。这就对我国能源和环境提出了严峻的挑战。能源短缺和环境污染是目前内燃机工业面临的两大难题,而寻找清洁高效燃烧的替代燃料是解决两大难题的有效途径。甲醇含氧量高、燃烧充分、有害排放物低,而且我国拥有丰富的煤炭资源,同时煤制甲醇技术已较成熟,生产成本较低。因此甲醇是有效的替代燃料之一。甲醇做为一种内燃机替代燃料具有光明的前景,在日益突出的能源和环境问题的大背景下,高效、清洁燃烧甲醇对于社会、国家具有重要意义。本研究通过利用尾气余热,让甲醇在高温以及催化剂的条件下催化裂解而得到甲醇裂解气。充分裂解后的气体质量热值较裂解前提高了20%,燃料的热效率因此得到大幅度提高。由于发动机的工况变动大,尾气的能量不稳定,催化裂解甲醇并不能保证其完全裂解成CO和H2,其还有剩余的未裂解的CH3OH。本研究利用气相色谱仪检测了裂解气成分随发动机工况改变的实时成分变化,分析了催化裂解的途径及其化学反应机理以及甲醇裂解气成分含量。并且在一台经过改装的点燃式发动机上进行了燃用甲醇裂解气燃烧特性和排放特性的实验研究,分析了甲醇裂解气成分对发动机性能的影响。实验结果表明:在裂解气中,H2和CO的体积含量随排气温度增加(由负荷增加引起)呈现先减后增的趋势,H2和CO变化范围分别为23.3～46%和11.3～23%;而CH3OH的体积含量变化趋势正好与上述两种相反,其变化范围为31～65%。同时点燃式发动机燃用甲醇裂解气燃料后,动力性能保持不变,经济性能得到提高,排放性能得到改善。

关键词：甲醇裂解气气相色谱仪点燃式发动机成分检测

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铜基和钯基催化剂对甲醇加热裂解规律的影响

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第10期46卷 867-873页

作者：姚春德侯亚帮李旭聪唐超臧儒振天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

采用电加热装置加热甲醇,在Cu/ZnO/Al2O3(铜基)和纯金属Pd(钯基)两种催化剂作用下发生裂解反应,通过气相色谱仪对甲醇裂解产物进行分析研究.测量发现,甲醇经过加热催化后其气体的主要成分是H2、CO、CH4、水蒸气和甲醇蒸汽.对其研究表明... 详细信息

采用电加热装置加热甲醇,在Cu/ZnO/Al2O3(铜基)和纯金属Pd(钯基)两种催化剂作用下发生裂解反应,通过气相色谱仪对甲醇裂解产物进行分析研究.测量发现,甲醇经过加热催化后其气体的主要成分是H2、CO、CH4、水蒸气和甲醇蒸汽.对其研究表明:H2体积分数峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,而钯基催化剂明显有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃的温度区域;CO和CH4的体积分数在所有的测试点都比较低,均小于3.0%;水蒸气体积分数在铜基催化剂下当环境温度250,℃时最大,最大值接近38%;而钯基催化剂下峰值出现在350,℃,接近17%;甲醇裂解率峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,在钯基催化剂下则有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃;催化前入口温度和催化后出口温度都随甲醇流量的增加而降低.

关键词：甲醇催化剂气相色谱仪裂解成分

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柴油甲醇组合燃烧发动机的甲醛排放特性

环境科学学报 2010年第2期30卷 287-293页

作者：姚春德朱晶宇夏琦李旭聪韩伟强内燃机燃烧学国家重点实验室天津大学天津300072

在一台加装独立的甲醇供给系统的自然吸气柴油机上,采用柴油甲醇组合燃烧模式(DMCC)进行台架试验.利用气相色谱仪分析技术,全面研究并总结了甲醛在不同的发动机工况如转速、负荷、排气温度(改变柴油氧化催化转化器DOC位置)和不同甲醇替... 详细信息

在一台加装独立的甲醇供给系统的自然吸气柴油机上,采用柴油甲醇组合燃烧模式(DMCC)进行台架试验.利用气相色谱仪分析技术,全面研究并总结了甲醛在不同的发动机工况如转速、负荷、排气温度(改变柴油氧化催化转化器DOC位置)和不同甲醇替代率的情况下的排放规律以及甲醛和未燃碳氢(HC)之间的相互关系.研究结果显示,DMCC模式下的甲醛排放主要受到负荷、甲醇替代率、排气温度3方面的共同影响.在中等负荷排温在240～380℃之间时,DOC促进甲醛的生成;在高负荷排温在400℃以上时,DOC减少甲醛排放.在同样工况下将DOC位置移近排气歧管对减少甲醛排放有显著的作用.在此情况下,当排气温度超过400℃,DOC后的甲醛排放体积分数降低到(10～15)×10-6左右,与燃用纯柴油的甲醛浓度相近.另外,未燃碳氢和甲醛的转化效率的规律有一定的关联.当排温高于320℃以后,尽管HC迅速下降到比原机还低的水平,但甲醛排放浓度却比较高.当排气温度超过380℃并将DOC位置移近排气歧管,此时,HC与甲醛的排放将同步减少直至接近零排放水平.

关键词：柴油甲醇组合燃烧甲醛排放柴油机氧化催化转化器