N2和CO2稀释对天然气发动机燃烧和NOx排放的影响

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb201504014

吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (4): 1115-1123.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201504014

N₂和CO₂稀释对天然气发动机燃烧和NO_x排放的影响

李伟峰, 刘忠长, 王忠恕, 许允, 王建堃

吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022

收稿日期:2014-09-02 出版日期:2015-07-01 发布日期:2015-07-01
通讯作者: 王忠恕(1977-),男,副教授.研究方向:内燃机燃烧与排放控制.E-mail:wangzhongshu@jlu.edu.cn
作者简介:李伟峰(1988-),男,博士研究生.研究方向:内燃机燃烧与排放控制.E-mail:lwfsearch@126.com
基金资助:
“973”国家重大基础研究发展计划项目(2013CB228402); 国家自然科学基金项目(50906033); 吉林省科技发展计划项目(20126009); 吉林大学研究生创新基金项目(2015092)

Effects of N₂ and CO₂ dilution on the combustion and NO_x emissions of natural gas engines

LI Wei-feng, LIU Zhong-chang, WANG Zhong-shu, XU Yun, WANG Jian-kun

State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130022, China

Received:2014-09-02 Online:2015-07-01 Published:2015-07-01

摘要/Abstract

摘要： 为改善天然气发动机b_e-NO_x“此消彼长”的变化关系,以一台六缸天然气发动机为试验对象,在1450 r/min、50%负荷下,保持转速、点火时刻、节气门开度、燃料量等不变,研究了N₂和CO₂稀释对燃烧和NO_x排放的影响。结果表明:与CO₂稀释相比,N₂稀释能有效改善b_e-NO_x“此消彼长”的变化关系。N₂稀释抑制NO_x生成的主要因素是其稀释效应;而CO₂稀释抑制NO_x生成的主要因素是其热效应。当稀释比或NO_x排放相同时,与CO₂稀释相比,采用N₂稀释时混合气的燃烧速率较快,因而可获得较高的燃料经济性。

关键词: 动力机械工程, 天然气发动机, N2稀释, CO2稀释, NOx排放, 燃料消耗率

Abstract: To improve the “trade-off” relationship between be and NO_x emissions, the effect of N₂ and CO₂ dilution on combustion and NO_x emissions was experimentally investigated. The experiments were arranged on a six-cylinder Natural Gas (NG) engine under 1450 rpm and 50% load while keeping other conditions unchanged, e.g. the engine speed, spark timing, throttle opening and fuel amount are constants. The results show that, compared with CO₂ dilution, N₂ dilution can improve the “trade-off” relationship between be and NO_x emissions when NO_x emissions are reduced to the same levels. The main factor decreasing the NO_x emissions is the dilution effect for N₂ dilution and the thermal effect for CO₂ dilution, respectively. Compared with CO₂ dilution, the combustion rate of NG-air mixture is faster when using N₂ dilution, which improves the fuel economy at the same NO_x emissions or dilution ratio.

Key words: power machinery and engineering, natural gas engine, nitrogen dilution, carbon dioxide dilution, nitrogen oxides, brake specific fuel consumption

中图分类号:

TK464

李伟峰, 刘忠长, 王忠恕, 许允, 王建堃. N₂和CO₂稀释对天然气发动机燃烧和NO_x排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1115-1123.

LI Wei-feng, LIU Zhong-chang, WANG Zhong-shu, XU Yun, WANG Jian-kun. Effects of N₂ and CO₂ dilution on the combustion and NO_x emissions of natural gas engines[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1115-1123.

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