提升燃油品质的关键是降低硫含量

研究发现,柴油中硫含量对PM（颗粒物）排放的影响最大,在燃油燃烧中,其中硫最终会生成硫酸及硫酸盐附着在碳烟颗粒上,约占PM排放的13％～22％。     

铁基燃油添加剂对柴油机颗粒排放影响的试验研究

基于发动机试验台架,对柴油中添加微量的铁基燃油添加剂进行了试验,从颗粒物数量浓度和粒径的分布特性、排气烟度、颗粒物的氧化特性等方面研究了燃油添加剂对柴油机颗粒物排放的影响。研究结果表明：燃油添加剂能降低柴油机排气温度和排气烟度。加入添加剂后,核模态颗粒数量浓度增加,峰值粒径也增加;积聚态颗粒数量浓度无明显变化;颗粒物总数量浓度增加,但添加剂浓度对颗粒数量浓度影响较小。添加剂使颗粒物中SOF含量增加,同时也使得微粒的氧化表观活化能和起燃温度都降低。     

FBC对柴油机颗粒捕集器性能的影响

为了研究燃油添加型催化剂（FBC）对柴油机颗粒捕集器性能的影响，分别使用了不添加和添加FBC的燃油对两套柴油机颗粒捕集器（DPF）进行性能及耐久试验。结果表明：FBC不会影响DPF对颗粒物质量及数量的过滤效率；FBC可以有效协助碳烟燃烧，将DPF平衡点温度从350℃降低到325℃，提高DPF的被动再生能力；FBC可以降低DPF的主动再生温度，将DPF上碳烟的起燃温度由600℃降低到450℃以下，提高DPF再生速率及再生效率，从而提升DPF的主动再生性能；FBC可延长DPF的再生周期，提高DOC+DPF系统的耐久性。     

进气预混合H2-O2对柴油机热效率及排放的影响

利用1台小型车载式电解水H2‐O2发生器,将产生的微量H2和O2分别引入1台HC4132柴油机进气管中参与燃烧,对进气预混合 H2‐O2前后柴油机不同工况下当量空燃比、动力性、热效率及排放特性进行了对比试验。研究结果表明,进气预混合H2‐O2在柴油燃烧过程中的协同作用使得柴油机表现出良好的综合性能。外特性工况输出扭矩最大增加4．2％,炭烟、HC及CO排放最大降低幅度分别为25．71％,16．79％和11．64％;负荷特性测试中保持进气预混合H2‐O2前后输出扭矩不变,1100r／min时热效率最大提高3．81％,HC排放降低10．81％,炭烟排放降低28．33％,NOx排放略有增加。     

酯类含氧燃料组分对柴油机燃烧与排放特性的影响研究

为了进一步研究生物柴油和碳酸二甲酯（DMC）在柴油中的调配比例对柴油机性能的影响,在体积比90％的柴油中分别掺混10％生物柴油、10％DMC及5％生物柴油与5％DMC的混合物,连同柴油组成B10,D10,B5D5和柴油4种燃料,考察了不同含氧燃料对柴油机燃烧过程、经济性和排放性的影响。结果表明,3种含氧燃料对柴油机缸内最高燃烧压力和压力升高率峰值影响不大,B10的放热峰值略有降低,而DMC的加入使B5D5和D10的放热峰值明显升高。DMC造成的着火延迟效应要比同比例生物柴油造成的着火提前效应更明显。B10和D10的当量燃油消耗率与柴油基本相当,但B5D5的当量燃油消耗率略有降低。发动机燃用B10时,除NOx在全负荷时升高7．9％外,CO,HC和炭烟排放相对有所降低;而混合燃料中DMC的引入虽不利于HC和CO的氧化,但可同时降低烟度和NOx排放。     

柴油机排放微粒物的特性

柴油机排放的微粒物可分为燃油SOF（硫化物），润滑油SOF（硫化物）和SOOT（碳烟（）三大类，采用热量分析法和CO2（二氧化碳）浓度转换法并通过排气系统及采样装置可对微粒物进行试验分析，排出了的微粒物的剩余质量不受温度上升速度的影响；发动机载荷和发动机转速对于SOF的质量降低率影响非常小；70％－90％的SOF是由发动机润滑油产生的；氧化反应可使SOOT的质量降低；SOOT相对于温度变化的质量降低特性可用一直直线来表示，试验结果指出，燃油SOF，润滑油SOF和SOOT的数值之比辚20％，23．4％和74％。     

EGR 对甲醇-柴油组合燃烧柴油机燃烧和排放的影响

利用三维仿真软件AVLFire建立进气道喷射甲醇、缸内喷射柴油的模型,应用试验结果验证了模型的正确性。改变2200r／min,136N·m工况下的EGR率（0％,5％,15％,25％和35％）,分析了EGR对甲醇‐柴油组合燃烧发动机燃烧过程和排放的影响。结果表明：与EGR率为0相比,随着EGR率增加,甲醇‐柴油组合燃烧发动机着火延迟期先缩短后延长,缸内最高压力降低,EGR率为5％时,着火延迟期缩短2°曲轴转角;随着EGR率增加,放热率曲线由双峰分布向单峰分布转变,最高温度下降,高温持续时间缩短;随着EGR率增加,NOx排放降低,CO和炭烟排放上升,与EGR率为0时比,EGR率为15％时的NOx排放量降低了54％。     

燃料改性与进气预处理降低甲醇-柴油 PA Hs 的数值模拟

通过构建由228种组分和1584个基元反应组成的甲醇‐柴油 PAHs计算模型,研究了燃料改性方案、空气稀释比以及过量空气系数、初始温度,初始压力对甲醇‐柴油PAHs的影响。结果表明,甲醇‐柴油PAHs模型能准确预测甲醇‐柴油燃烧过程中的反应温度,甲醇摩尔分数,反应中间产物CO ,CO2,O2浓度随时间的变化规律和着火延迟。通过进气预处理,降低空气稀释因子可以有效降低甲醇‐柴油燃烧过程中 PAHs的浓度;采用氢气、甲烷作为燃料添加剂进行燃料改性可以有效改善油气混合,提高火焰温度和火焰的绝热燃烧速度,有利于 PAHs的氧化分解。提高过量空气系数可以增加反应中间产物H和OH自由基的数量,降低芳香烃各组分的浓度;提高反应的初始温度,降低反应初始压力,使得燃烧化学反应始点提前,有利于降低PAHs的浓度。     

含铂／铈双金属催化剂的燃油与尾气过滤器对降低排放的作用

一台1998年出产的重负荷柴油机，使用了含有在美国环境保护局(EPA)登记的一种铂铈双金属催化剂(FBC)，并同时联合使用几种柴油颗粒过滤器(DEF)，有催化和未催化过的；对这台柴油机进行台架试验的结果证明，它有降低排放的效果。试验时用了两种燃油：有含硫量为450ppm的D2号油和含硫量为50ppm的CARB(加州空气资源委员会)低硫油。使用450ppm硫分燃油和FBC与未催化过滤器的几种组合时，尾气颗粒排放量为0．02/bhp．hr，而在使用CARB低硫油和FBC与催化及未催化过的过滤器组合时，颗粒量为0．01g／bhp．hr。用一种过滤器和FBC，同时对发动机配气相位作一些调整，做了八模式稳定状态试验，取得的结果是；氧化氮(NOx)下降20％，颗粒量维持在0．01g／bhp．hr，和油耗不上升。在另一次评测中，用一种生化柴油一CARB低硫油和PBC混合，加上一个催化过的DPF，配气相位作了调整，现场测的结果是：颗粒量为0．01g／bhp．h，NOx排放量为3．4g／bhp．hr。又一次试验，将商用喷气机煤油和FBC混合，同使用D2号燃油相比，得到的结果是：PM(颗粒量)和NO，各下降了33％和10％。今后的试验计划是：将这种燃烧较清洁的柴油与颗粒过滤器及配气相位调整时，评测其效果。     

碳质纳米燃料添加剂对柴油机性能影响的试验研究北大核心

在一台ZS1100柴油机上,以碳质纳米颗粒氧化石墨烯(GO)、多壁碳纳米管(MWCNT)和石墨烯(GR)作为燃料添加剂(25×10^(-6)和100×10^(-6))分别加入生物柴油-柴油掺混燃料中,研究了柴油机的燃烧特性、经济性能和炭烟排放特性。结果表明,柴油中掺混20%体积比的生物柴油改善了燃烧过程,各负荷下滞燃期缩短,CA50提前,炭烟排放降低,但燃油消耗率最大增加了4.2%,热效率降低了2.1%。3种碳质纳米燃料添加剂的加入都优化了掺混燃料的燃烧,缩短了滞燃期,改善了燃油经济性,对比发现,添加100×10^(-6)的MWCNT后,缸压峰值最大提高了0.334 MPa,放热率峰值提高了17.9%,同时燃油消耗率最大降低5.0%,热效率提高4.4%。3种碳质纳米燃料添加剂的加入都降低了炭烟排放,且MWCNT和GR在高浓度时效果更加明显,其中100×10^(-6)的MWCNT效果最显著,炭烟排放最大降低了17.2%。     

车用直喷式柴油机排气微粒与消光式烟度的关系

通过测量两台典型车用柴油机48个工况下的微粒排放与消光式烟度，得出了排气微粒、微粒干组份以及微粒的可溶组份与消光式烟度之间的关系，并回归成经验公式。     

柴油机排气微粒中可溶有机组分的分析

采用超声洗脱法,分离出柴油机排气微粒(PM)中的可溶有机组分(SOF)。利用色谱—质谱联用技术对SOF的成分进行了分析。结果表明,SOF中最大的组分为烷烃,其次是芳香烃;烷烃中大部分为直链烷烃,芳香烃以萘族和菲族等多环芳香烃为主。给出了微粒SOF中烷烃和芳香烃等有机成分在不同工况下所占有的比例,以及芳香烃中主要有机组分的百分含量。     

Estimation of soot oxidation rate in DPF under carbon and non-carbon based particulate matter accumulated condition

By high particulate matter(PM) reduction performance, diesel particulate filter(DPF) is applied to almost all of modern HSDI diesel engine. PM emitted from diesel engine is consist of carbon based and non-carbon based material. Representative carbon based PM is soot. Non-carbon based PM is produced by wear of engine and exhaust component, combustion of lubrication oil and sulphur in fuel. Accumulation of non-carbon based PM affects pressure difference of DPF and thus accuracy of soot mass estimation in DPF can be lowered during normal and regeneration condition when the pressure difference caused by non-carbon based PM is not recognized correctly. Also unevenly accumulated PM inside of DPF can produce locally different exhaust gas temperature and thus it can lower accuracy of soot mass estimation during regeneration. This study focuses on estimation of soot oxidation rate not by conventional pressure difference but by exhaust gas analysis at up and downstream of DPF. Results, strong correlations between CO₂ -fuel mass ratio and soot oxidation was observed.     

微粒氧化催化器与催化型燃油添加剂联合降低重型柴油车微粒排放的试验研究

在低、中、高3种转速及不同扭矩的工况下对重型柴油车进行了PM排放试验,对比了微粒氧化催化器(POC)+柴油机氧化催化剂(DOC)和POC+燃媒催化型燃油添加剂两种PM净化方案。试验研究表明,添加剂最佳添加质量分数为90×10-6,添加剂可替代DOC与POC联合净化PM,并得到较为理想的净化效果。     

负荷对柴油机微粒排放特性及其组分的影响

分析了柴油机排气微粒 (PM)的组分及其生成机理 ,并通过试验研究了负荷对PM的排放特性及其组分的影响 ,指出了负荷与PM流量之间的指数函数关系以及PM中可溶性组分 (SOF)和不可溶性组分 (IOF)的含量随负荷的变化趋势     

柴油机颗粒排放物中可溶性有机物的成分分析

通过微孔均匀沉积冲击器对柴油机不同负荷工况下排气中的颗粒物进行取样,采用索氏萃取法对颗粒物样品中的可溶性有机物有效提取,并结合气相色谱‐质谱联用仪对可溶性有机物的成分进行分析。结果表明：在柴油机不同工况条件下,可溶性有机物主要由烷烃类、酚类、酯类及酸类等成分组成。随着负荷的增加,各成分所占比例发生明显变化,在部分工况下,有少量的芳香烃及其衍生物（萘、菲等）出现;可溶性有机物成分中的碳原子数大致分布在C10～C35,其中C14,C16和C19所占比例较高。在高负荷工况下,可溶性有机物成分中出现了高碳链烷烃,主要来自未完全燃烧的机油或燃油添加剂。     

Morphological Change and Number-Size Distributions of Particulate Matter (PM) from a Diesel Generator Operated with Wood Pyrolysis Oil-Butanol Blended Fuel

This report details our experimental study investigating particulate matter (PM) emissions from a diesel generator fueled with wood pyrolysis oil (WPO)–butanol blended fuel for electricity generation. Particle number-size distributions and PM mass concentrations from diesel, n-butanol, and WPO-butanol blended fuels were investigated via aerosol measurements using a fast mobility particle sizer and an aerosol monitor with three generator outputs (0, 3.3, and 6.6 kWe). For the n-butanol and WPO-blended fuels, the total number concentrations of exhaust particles were higher than that of conventional diesel combustion; however, the PM mass was observed to be nearly zero for all the engine operating conditions due to the higher number concentration in the nuclei mode. The morphology of the exhaust particles was investigated by analyzing transmission electron microscopy (TEM) micrographs. The morphology of the particles was drastically changed according to the test fuels and engine loads. Two types of particles were observed, including soot and coke shaped particles. These results were directly related to the immaturity of incipient soot particles due to the different physical properties and chemical compositions of the fuels.     

Experimental evaluation of SOF effects on EGR cooler fouling under various flow conditions

An experiment was conducted to characterize the effects of SOF on EGR cooler fouling. A removable singletube test rig combined with a soot generator was developed to represent an EGR cooler and diesel exhaust gas. The use of a soot generator, which controlled the size and concentration of soot particles, enabled independent variables to be completely controlled. Either n-dodecane or diesel lube oil as substitute SOFs were vaporized and injected into the test rig to evaluate their effects on the growth of PM deposits and the degradation performance of the EGR cooler. Coolant temperature, which seemed to be associated with SOF content, was chosen as an independent variable, and PM deposit mass per unit area and the effectiveness drop versus time increased as the coolant temperature decreased. The PM deposit mass per unit area and effectiveness drop had maximum values at a coolant temperature of 40°C for every n-dodecane injection rate. For substitute SOFs tested in this experiment, the deposit mass increased when either n-dodecane or diesel lube oil was injected, but the effect of lube oil was more significant. Diesel lube oil seemed to have a stronger effect on the reduction of thermal conductivity by filling pores in the deposits. When diesel lube oil was injected, the deposit mass per unit area increased 127% compared to dry soot without injection. The effectiveness drop after 10 hours increased only 12.5%.     

车用直喷柴油机稳定工况下排气微粒与烟度的关系

本文通过测量一台车用直喷柴油机５０个工况下的微粒排放和烟度，得出了排气微粒及其干组份与滤纸烟度之间的关系以及微粒的可溶组份与排气中气排气中气态总碳氢 之间的关系，并且回归成经验公式 。