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增压稀燃天然气掺氢发动机排放特性

内燃机工程 2009年第5期30卷 1-6页

作者：马凡华王业富汪俊君丁尚芬代称程清华大学汽车安全与节能国家重点试验室北京100084 东风汽车有限公司商用车技术中心十堰442000

为了研究20％掺氢比的增压稀燃天然气掺氢（HCNG）发动机的排放特性，通过对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、ETC循环测试试验和加装氧化型催化器试验，获得了20％HCNG发动机的排放规律。CH4排放随着空燃比的增大先减少后增加... 详细信息

为了研究20％掺氢比的增压稀燃天然气掺氢（HCNG）发动机的排放特性，通过对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、ETC循环测试试验和加装氧化型催化器试验，获得了20％HCNG发动机的排放规律。CH4排放随着空燃比的增大先减少后增加；CO排放在高于理论空燃比后骤减；NOx排放随着空燃比的增大先增加后减少，在空燃比19～21左右达到最大值，1600～1800r／min时最低。CO、NOx随着点火提前角的增大而增加；CH4随着点火提前角的增大略有增加，并且点火提前角越大，对CH4排放的影响越小。加装催化器后，CO、CH4的转化效率均〉90％。试验结果表明：增压稀燃和氧化型催化器相结合是天然气掺氢发动机节能减排的有效方案。

关键词：内燃机增压稀燃天然气掺氢发动机排放氧化型催化器

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电控天然气掺氢发动机性能研究

电控天然气掺氢发动机性能研究

作者：许健北京交通大学

学位级别：硕士

化石燃料的短缺使石油替代燃料的研究日趋紧迫。氢气以其优势成为未来发动机最有前途的燃料,而天然气掺氢发动机是氢能在发动机上应用最具可行性的方式之一。开展天然气掺氢发动机的性能试验研究具有较高的学术价值。本文受到了国家自... 详细信息

化石燃料的短缺使石油替代燃料的研究日趋紧迫。氢气以其优势成为未来发动机最有前途的燃料,而天然气掺氢发动机是氢能在发动机上应用最具可行性的方式之一。开展天然气掺氢发动机的性能试验研究具有较高的学术价值。本文受到了国家自然科学基金资助项目发动机燃用低热值掺氢混合气体燃料的基础研究(项目编号50676008)的支持。本文在WT615型电控多缸天然气发动机的基础上,提出了天然气掺氢发动机的改型设计方案。分析了天然气掺氢发动机电控单元的控制策略,并开发了天然气和氢气燃料双喷射控制软件。研究了贝叶斯网络推理理论在故障诊断策略中的应用,并完成了电控单元故障检测模块的软件开发。本文在ZS1100M-CNG型单缸机上开展了天然气掺氢发动机性能试验研究。采用正交试验方法,研究了在一定范围内的掺氢比、节气门开度等因素对发动机动力性,经济性和排放性的影响。同时又分别对过量空气系数和点火提前角对发动机性能的影响进行了试验研究。试验结果表明,在15%-25%的掺氢比范围内,随着掺氢比的增大,发动机动力性提高;经济性也得以改善;HC、CO和CO的排放量降低,NOx排放量升高。掺氢可以扩展天然气发动机的稀燃极限。采用稀燃和推迟点火提前角的方法可以在保证发动机热效率的前提下,使NOx排放量显著降低。

关键词：天然气掺氢发动机故障诊断正交试验方法性能试验

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天然气发动机掺氢20%时瞬态排放性能研究

内燃机工程 2010年第6期31卷 8-12,16页

作者：马凡华王业富丁尚芬江龙汪俊君清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究。主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比。试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发... 详细信息

对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究。主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比。试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发动机排放达到环境友好型汽车标准。随着加速加浓因子的增大,发动机扭矩跟随性越好,但会造成各种排放同时上升,特别是NOx上升幅度很大。三种氧化型催化转化器转化效率大小排序为:ECOCATⅡ型>国产催化器>ECOCATⅠ型。对于这三种催化器来说,随着催化效率的提高,排气阻力加大,发动机动力性下降,燃料消耗率上升。掺入20%氢气后,在不带催化器的情况下,NOx、CO、NMHC、CH4排放和燃料消耗率相对于原天然气发动机分别下降51%、36%6、0%4、7%和7%。

关键词：内燃机天然气掺氢发动机氧化型催化器瞬态性能排放

车用发动机燃用天然气掺氢燃料的性能计算分析与研究

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内燃机工程 2009年第4期30卷 24-27,33页

作者：李明海王娟崔洪江马凡华欧阳明高大连交通大学交通运输学院大连116028 清华大学汽车安全与国家重点实验室北京100084

为了研究天然气掺氢发动机的燃烧特性,从模拟试验的角度运用大型发动机软件建立了6缸火花点火天然气掺氢发动机的虚拟样机,并经过试验验证该模型基本准确。通过仿真计算得出,天然气发动机在掺入氢气之后,提高了燃烧速度,明显拓宽了发动... 详细信息

为了研究天然气掺氢发动机的燃烧特性,从模拟试验的角度运用大型发动机软件建立了6缸火花点火天然气掺氢发动机的虚拟样机,并经过试验验证该模型基本准确。通过仿真计算得出,天然气发动机在掺入氢气之后,提高了燃烧速度,明显拓宽了发动机的稀燃极限。在掺入氢气30%(体积百分比)时,发动机的综合性能指标较好;提高压缩比,指示热效率得到提高。

关键词：内燃机天然气掺氢发动机稀燃极限掺氢比计算

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点燃式HCNG发动机一维数值模拟研究

内燃机工程 2011年第2期32卷 46-52页

作者：马凡华丁尚芬王业富王明月王宇赵淑莉清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

利用AVL BOOST软件建立天然气掺氢(HCNG)发动机的整机工作过程一维模拟模型,通过与试验结果对比,证明了模型的适用性和准确性。并对HCNG发动机进行了一系列的变参数分析研究,主要变化参数包括体积掺氢比、负荷、压缩比及配气相位。模拟... 详细信息

利用AVL BOOST软件建立天然气掺氢(HCNG)发动机的整机工作过程一维模拟模型,通过与试验结果对比,证明了模型的适用性和准确性。并对HCNG发动机进行了一系列的变参数分析研究,主要变化参数包括体积掺氢比、负荷、压缩比及配气相位。模拟计算结果表明:提高掺氢比和负荷可提高缸内燃烧温度,使传热损失和NOx排放增加;提高压缩比有利发动机的动力性和经济性;进气迟闭角和排气提前角相位对发动机的动力性和经济性有较大影响。

关键词：内燃机天然气掺氢发动机一维数值模拟试验验证

过量空气系数对HCNG发动机燃烧排放的影响

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清华大学学报（自然科学版） 2008年第8期48卷 1340-1343页

作者：马凡华王宇汪俊君赵淑莉清华大学汽车工程系北京100084

为了使天然气掺氢(HCNG)发动机达到更好的经济性和排放性,在一台6缸天然气发动机上研究了过量空气系数(λ)与掺氢体积比对HCNG发动机燃烧、效率及废气排放的影响。结果表明:对各种掺氢比燃料,随着λ增大,最大燃烧放热率都降低,燃烧持续... 详细信息

为了使天然气掺氢(HCNG)发动机达到更好的经济性和排放性,在一台6缸天然气发动机上研究了过量空气系数(λ)与掺氢体积比对HCNG发动机燃烧、效率及废气排放的影响。结果表明:对各种掺氢比燃料,随着λ增大,最大燃烧放热率都降低,燃烧持续期增加,发动机指示热效率、NOx排放先增后降,CH4、CO排放先降后增;掺氢天然气相对纯天然气燃烧持续期缩短,因此HCNG发动机相对纯天然气发动机经济性和排放性更好。对于发动机的每个工况,都存在一个最佳的λ,使得发动机的各种性能达到最优平衡。

关键词：天然气掺氢发动机过量空气系数燃烧速度热效率排放

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20%HCNG发动机试验研究与平均值建模

内燃机工程 2017年第4期38卷 134-138页

作者：熊兴旺马凡华黄跃中国汽车技术研究中心北京100176 清华大学安全与节能国家重点实验室北京100084

进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(p_(... 详细信息

进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(p_(man)η_e)和进气歧管压力与转速之积(p_(man)n)呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型,分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证,仿真数据与试验数据吻合较好。

关键词：内燃机天然气掺氢发动机平均值模型多项式拟合

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电控CNG发动机掺氢燃烧性能研究

电控CNG发动机掺氢燃烧性能研究

作者：刘艳北京交通大学

学位级别：硕士

随着世界经济的发展,在能源、环境问题上,环境污染和石油危机已经成为21世纪人类面临的两个主要问题。为了减少有害排放物和降低能耗,世界各国都在积极开发新能源,寻找代用燃料。天然气以其良好的可获得性、低污染性和经济性日益受到世... 详细信息

随着世界经济的发展,在能源、环境问题上,环境污染和石油危机已经成为21世纪人类面临的两个主要问题。为了减少有害排放物和降低能耗,世界各国都在积极开发新能源,寻找代用燃料。天然气以其良好的可获得性、低污染性和经济性日益受到世界各国的重视,以天然气为燃料的发动机也因此成为各国的研究热点;然而天然气也具备许多缺点,由于氢气所具有的优点能够弥补天然气所具备的不足,所以天然气掺氢燃烧是理想的燃料组合方式。本文的研究对象是天然气掺氢发动机,研究的方法为计算机仿真和台架试验。利用GT-power软件和发动机的台架试验对WT615天然气掺氢燃烧发动机进行不同掺氢比下的性能,缸内燃烧压力、温度和燃烧放热率的研究,同时进行了点火提前角和过量空气系数对发动机性能影响的研究。在模拟计算中,本文主要通过GT-power软件对HCNG发动机的工作过程进行建模、仿真计算,分析天然气掺氢燃烧发动机影响因素;同时通过台架试验对天然气掺氢发动机的实际工作过程进行研究;为了满足天然气掺氢发动机的试验要求,开发应用于发动机台架试验的定掺氢比混合气配制系统。将模拟计算结果和试验结果进行对比分析,模拟值和试验值相一致。同时将HCNG发动机的不同掺烧比的试验结果和CNG发动机试验结果相比较,在发动机的性能方面,HCNG发动机的动力性略微上升,经济性有所改善。排放物HC和CO有所改善,NOx化物有所升高。HCNG发动机的缸内压力升高,缸内温度增加,且随着掺氢比的进一步增加,都均有上升的趋势。在排温方面,HCNG发动机的排温略微下降,主要是加氢改善了发动机的后燃情况。通过研究点火提前角和过量空气系数对HCNG发动机的性能的影响,确定了最佳的点火提前角和过量空气系数。

关键词：天然气掺氢发动机模拟仿真发动机试验

基于模糊神经网络的HCNG发动机点火控制研究

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基于模糊神经网络的HCNG发动机点火控制研究

作者：乔海江重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国汽车保有量的增加，汽车污染问题日益突出，资源枯竭的形势也更加严峻，因此，探索研究清洁高效的汽车能源备受人们关注。天然气掺氢（HCNG）是一种将天然气和氢气按一定比例混合的新型气体燃料，该燃料充分利用了氢气和天然气... 详细信息

随着我国汽车保有量的增加，汽车污染问题日益突出，资源枯竭的形势也更加严峻，因此，探索研究清洁高效的汽车能源备受人们关注。天然气掺氢（HCNG）是一种将天然气和氢气按一定比例混合的新型气体燃料，该燃料充分利用了氢气和天然气两种燃料的优点，是能够有效缓解能源危机以及汽车污染问题的车用燃料之一。本文以HCNG发动机点火系统的控制为背景，主要针对如何控制HCNG发动机点火提前角的问题，采用模糊神经网络的控制方法进行了理论研究、仿真分析和试验验证，并设计了便携式HCNG发动机点火提前角生成装置（简称“便携装置”），为台架试验提供点火提前角的参考值。对神经网络控制和模糊控制进行理论研究，并在BP神经网络的基础上，对神经网络的学习算法加以改进，利用MATLAB软件编辑改进算法神经网络模型的程序。同时，将改进算法的神经网络模型用于HCNG发动机点火提前角的控制。通过与BP神经网络的训练结果进行对比，验证改进算法神经网络的正确性和优越性。在研究神经网络控制和模糊控制的基础上，利用MATLAB软件建立自适应神经网络模糊推理系统（ANFIS）控制模型，选择一定工况下HCNG发动机点火提前角标定试验的数据作为训练样本，实现HCNG发动机点火提前角的模糊神经网络控制。通过对仿真结果进行误差分析，证明了本文的ANFIS模型满足精度要求。以MC9S12XS128单片机为主芯片，设计相应的硬件电路，制作基于模糊神经网络控制的“便携装置”。利用CodeWarriorIDE软件，根据MATLAB软件仿真时ANFIS模型的参数编辑程序，并通过BDM电路完成程序的下载和调试。调试完毕后，给“便携装置”输入HCNG发动机某工况下的参数，它将输出相应的点火提前角。“便携装置”的输出结果与试验数据基本吻合，证明了“便携装置”的正确性和稳定性。利用“便携装置”指导HCNG发动机最佳点火提前角的台架试验。试验前，通过“便携装置”得到试验工况下点火提前角的参考值。试验时，选择参考值附近的点火提前角（间隔1°CA）进行试验，记录并处理试验数据。分析试验结果发现，试验工况下HCNG发动机的最佳点火提前角的试验值与“便携装置”提供的参考值基本一致。

关键词：天然气掺氢发动机点火提前角模糊神经网络控制