不同燃烧模式下缸内直喷甲醇发动机甲醛和未燃甲醇排放生成机理及控制

建立缸内直喷点燃式甲醇发动机排气中甲醛和未燃甲醇排放的取样和快速分离及测试方法；研究不同燃烧模式（分层燃烧、均质燃烧和复合燃烧）在发动机稳态、起动及暖机工况条件下，甲醛和未燃甲醇非常规排放的排放特性；揭示发动机喷射正时、点火正时和空燃比等参数对甲醛和未燃甲醇生成量的影响规律；确定排气中氧气浓度、排气温度和甲醛及未燃甲醇排放之间的关联关系；探索复合燃烧模式下分层和均质燃烧切换时甲醛和未燃甲醇生成规律；建立化学反应动力学模型，研究不同燃烧模式的燃烧反应机理和甲醛及未燃甲醇排放生成机理，确定诸多影响因素的相互关系和耦合作用，实现不同燃烧模式的甲醛和未燃甲醇排放的协同控制。研究甲醇中添加燃料添加剂和进气预热及后处理技术等措施降低甲醛和未燃甲醇排放的规律，分别提出各燃烧模式下实现甲醛和未燃甲醇排放控制的控制策略，为缸内直喷甲醇发动机实现高效、超低排放燃烧提供理论依据和技术支持。

采用液体吸收法收集排气中的甲醛和未燃甲醇，利用气相色谱和液相色谱或光谱的组合谱测量方法来测量分析甲醛和未燃甲醇排放。测量结果表明，采用色谱和光谱相结合方法测量甲醛和未燃甲醇排放测量结果准确性更高。研究了缸内直喷点燃式甲醇发动机在均质燃烧和分层燃烧模式下发动机稳态和起动工况的甲醛和未燃甲醇排放特性。揭示了喷射正时、点火正时、空燃比及环境温度等燃烧边界参数对缸内直喷甲醇发动机甲醛和未燃甲醇排放的影响规律。探讨了排气中氧气浓度和排气温度对甲醛和未燃甲醇排放的影响。研究结果表明，缸内直喷甲醇发动机的甲醛和未燃甲醇的排放存在相反的变化关系；排气中氧气浓度和排气温度对甲醛和未燃甲醇排放影响规律复杂。对甲醇中添加少量苯胺及采取进气预热等措施来改善缸内直喷甲醇发动机甲醛和未燃甲醇排放进行了研究。采取合适的发动机进气预热强度，以及在甲醇中添加适量比例的苯胺可以使甲醛和未燃甲醇排放同时得以降低。建立了化学反应动力学模型，研究了缸内直喷甲醇发动机在均质燃烧和分层燃烧不同燃烧模式下甲醛和未燃甲醇的生成规律，得出了影响甲醛和未燃甲醇排放生成的主要因素，为缸内直喷甲醇发动机实现超低排放燃烧提供了理论依据和技术保障。