商用纯甲醇发动机的非常规排放特性研究

摘要

甲醇作为一种清洁、来源广泛的碳中性燃料，可有效助力我国“双碳”战略目标的实现．本文在一台由天然气机改造而来的进气道喷射火花点燃式纯甲醇商用发动机上研究了负荷、转速、废气再循环（EGR）率及喷油策略对非常规甲醇甲醛排放的影响.对不同工况下所采尾气由GC-2010气相色谱仪直接进行检测.检测过程组合使用非放射性脉冲放电氦离子化检测器（PDHID）和氢火焰离子化检测器（FID），并使用Gs-Oxy PLOT强极性毛细柱，提高了出检速度和准确率.结果表明：发动机非常规排放物主要为甲醇和甲醛，其排放量最高分别可达5 000×10^-6和1 000×10^-6，二者占污染物总量的97%.喷射策略会直接影响甲醇/空气混合气的形成质量，进一步影响到缸内的燃烧质量，进而对非常规排放造成影响，最佳喷射时刻（360°CA）对应的热效率（BTE）比最低热效率提升了约5%，而对应的甲醇和甲醛排放可降低为原来的50%.此外，将甲醇直接向进气阀背面喷射可提升雾化质量，从而使排放降低.此外甲醛来源于未燃甲醇的后氧化过程，发动机转速、负荷以及EGR率本质上通过影响缸内及排气管中的温度以及尾气的停留时间来影响未燃甲醇和甲醛的排放.随着排气温度的升高，未燃甲醇排放降低，而甲醛排放先增加后降低.

关键词

纯甲醇 / 商用发动机 / 非常规排放 / 废气再循环

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52176128); 陕西省重点研发计划资助项目(2019ZDLGY15-10)~~