废气再循环与过量空气系数联合的NO_x控制策略在天然气发动机上的应用

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1、第40卷第4期吉林大学学报(工学版)Vol.40No.42010年7月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)July2010废气再循环与过量空气系数联合的NOx控制策略在天然气发动机上的应用1123杨立平，马修真，李君，王立媛(1.哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001;2.吉林大学汽车工程学院，长春130022;3.哈尔滨工程大学理学院，哈尔滨150001)摘要:在一台改造的增压中冷天然气发动机上研究了废气再循环(EGR)和过量空气系数(a

2、)对天然气发动机性能的影响。结果表明稀混合气加EGR的方法在达到相同NOx排放控制目标值时能够产生比采用纯空气稀释时更高的热效率。因而提出了EGR和a联合的NOx排放控制策略。试验确定了2800r/min、75%和50%负荷下由EGR和a表示的NOx排放控制区，该区域内在没有催化后处理器的条件下可以将NOx降低到1g/(kW·h)以下，同时可以兼顾发动机燃料经济性。关键词:动力机械工程;天然气发动机;废气再循环;稀燃;排放中图分类号:TK46文献标志码:A文章编号:1671-5497(2010)04-0942-05Applica

3、tionofEGRandexcessairratiocombinedNOxemissioncontrolstrategyonnaturalgasengine1123YANGLi-ping，MAXiu-zhen，LIJun，WANGLi-yuan(1.CollegeofPowerandEnergyEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China;2.CollegeofAutomotiveEngineering，JilinUniversity，Changchun1300

4、22，China;3.CollegeofScience，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract:Theeffectsofexhaustgasrecirculation(EGR)andexcessairratio(a)onengineperformancewereinvestigatedexperimentallyonamodifiedturbochargedandintercooledspark－ignitionnaturalgasengine.Theresu

5、ltsshowthattheleanmixturecombustioncombinedwithEGRresultedinhigherthermalefficiencythanthatonlyusingleancombustionstrategyatthesameNOxemissiontarget.Therefore，anEGRandacombinedNOxemissioncontrolstrategywasproposed.TheNOxemissioncontroldomainsatenginespeed2800－1min/r，7

6、5%and50%loadsweredeterrniedinwhichtheNOxemissionkeptbelow1g·(kW·h)withoutneedforexhaustgasaftertreatmentandseriouspenaltyonfueleconomy.Keywords:powermachineryandengineering;naturalgasengine;exhaustgasrecirculation;leanburn;emission当天然气发动机燃用当量混合气时，通过采用三效催化器和闭环空燃比控制技术能够实

7、现收稿日期:2009-03-08.基金项目:“973”国家重点基础研究发展规划项目(2006AA11A1B1);中国博士后科学基金项目(20100471021).作者简介:杨立平(1979)，男，博士研究生.研究方向:汽车新能源.E-mail:yangliping302@tom.com通信作者:李君(1961)，男，教授，博士生导师.研究方向:汽车新能源.E-mail:junli610@263.net第4期杨立平，等:废气再循环与过量空气系数联合的NOx·943·控制策略在天然气发动机上的应用CO、HC和NOx排放的同时控制，发动机

8、排放水平［1-5］可以满足当前最严格的排放法规要求，但是天然气发动机在这种方式下工作时存在热损失和中低负荷泵气损失大、热应力高以及爆震倾向增加［6］等问题，限制了发动机有效热效率的提高。采用稀燃技术，通过添加更多的空气作为主要的稀释剂