铈基 FB C添加剂对柴油机颗粒物组分及热重特性的影响

选取环烷酸铈溶液作为燃油催化再生添加剂（FBC）进行发动机台架试验,铈（Ce）元素按质量分数150 mg／kg的比例添加到纯柴油中,配制出 F150燃油。研究了铈基 FBC对柴油机排气烟度和颗粒组分的影响。结果表明,在标定转速25％,50％,75％和100％负荷下,燃用 F150燃油时的滤纸烟度相对于纯柴油分别降低了34．9％,44．2％,50．4％和30．2％。采用X‐射线能量色谱仪（EDS ）对F150燃油颗粒物样品进行元素分析,Ce元素在颗粒物中的质量分数为1．23％。采用气相色谱质谱（GC‐M S ）联用技术研究了铈基FBC对颗粒物中可溶性有机组分（SOF）的影响,同时运用热重分析法（TGA）研究铈基FBC添加剂对颗粒物中SOF含量以及炭烟氧化特性的影响。与纯柴油相比,F150颗粒物的SOF组分中各类烷烃和多环芳香烃的质量分数分别减小至40．2％和1．73％,有机酸酯的质量分数增大至51．6％。在热重试验中,F150颗粒物样品中SOF所占比重相对于柴油增加4．7％;F150燃油燃烧炭烟样品的起始燃烧温度降低,其燃烧炭烟峰值失重率所对应的温度降低。     

An Experimental Study on the Particle Emission Characteristics of a Diesel Car During Cold Start

使用排气颗粒数量与粒径分析仪对一辆帕萨特柴油轿车进行了冷起动和热起动对比试验,研究其起动过程的颗粒排放特性.结果表明,柴油轿车冷起动颗粒排放数量浓度与热起动相比显著增加,其中,聚集态颗粒数量浓度增加明显,而核模态颗粒数量浓度差别不大;冷起动排放颗粒表面积浓度、体积浓度和质量浓度显著高于热起动;冷起动过程燃油消耗量也比热起动成倍增加.因此,冷起动不但造成颗粒排放恶化,且严重影响柴油轿车的燃油经济性.     

EGR对车用柴油机性能影响的试验研究

结合某废气涡轮增压和高压共轨小型4缸柴油机国Ⅳ排放达标工作,进行了计算机在线实时控制EGR对柴油机性能影响的试验研究,通过试验分析了EGR对NOx、烟度、排气温度、燃油消耗率的影响规律,并对EGR率与喷油提前角的匹配作了进一步的研究。结果表明,为降低柴油机NOx排放,不同工况应采取不同的EGR率;烟度、排气温度、燃油消耗率均随着EGR率的增加而增大;EGR率和喷油提前角应实现良好的匹配,才能保证NOx排放和燃油消耗率都能达到要求,其中小EGR率匹配小喷油提前角,大EGR率匹配大喷油提前角。     

DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机排放特性的影响

为研究DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机动力性、经济性、排放性的影响,以一台满足国五排放法规的轻型柴油机作为样机,加装DOC+CDPF+SCR后处理系统后进行了台架试验研究。结果表明:加装DOC+CDPF+SCR后处理系统对柴油机的动力性和经济性有一定影响,外特性下扭矩平均降幅为1.3%,负荷特性下燃油消耗率平均升幅为2.6%。DOC+CDPF+SCR能有效降低柴油机的NO_x,THC,CO以及颗粒物排放。DOC主导净化THC和CO,对颗粒物也有良好的减排能力;SCR主导净化NO_x,排气温度较低时转化效率不高;CDPF主导净化颗粒物排放,对中小粒径颗粒物的净化效率更高。PN和PM平均减排率分别为99.1%和96.6%。     

纳米燃油添加剂对柴油机颗粒物排放特性的影响

在186FA柴油机上对质量分数为50mg/kg和100mg/kg的CeO2或Co3O4纳米颗粒-柴油混合燃料进行颗粒物排放特性台架试验,采用扫描电镜和热重分析仪对采集到的颗粒物样品进行微观结构形貌及热重特性分析。结果表明:纳米CeO2和Co3O4颗粒均可改善柴油机颗粒物排放,与0号柴油相比,混合燃料颗粒物比排放量下降16.4%~35.9%;混合燃料颗粒物排放的粒径分布仍呈单峰分布的特点,峰值均在0.56~1.0μm区间内,微观形态下的粒径和孔隙率明显变小,团聚程度提高;混合燃料燃烧过程中颗粒物发生氧化反应的起燃温度、失重率峰值温度及燃尽温度均有所降低,最大失重率明显增加。     

进气节流对车用柴油机性能影响的试验研究

为了满足DPF主动再生温度需求,研究了进气节流对柴油机性能的影响.在某款高压共轨柴油机进气道加装电子节气门,在转速为1600 r/m in和2000 r/m in时,选取低、中、高三个典型负荷,研究不同节气门关度下进气流量对柴油机过量空气系数、燃油消耗率、排气温度及排放特性的影响.试验结果表明:随着节气门关度的增大,发动机过量空气系数逐渐减少,在低速中负荷条件下过量空气系数最大能降低14％;燃油消耗率随着节气门关度的增加呈现先下降后上升的趋势;进气节流可以显著提高排气温度;进气节流增加会导致CO排放和烟度的恶化,在较小的节气门关度下,T HC和NO x排放有所改善.     

可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和VNT电控系统,试验研究了可变喷嘴涡轮增压器对车用增压中冷柴油机瞬态工况下烟度、增压压力、燃油消耗量及空燃比等性能参数的影响规律。研究结果表明,在典型瞬态工况下适当减小VNT的开度可以改善进气响应、增加进气充量,选取合理的VNT开度可以降低排气烟度,低速增负荷工况排气烟度可降低34%,但喷嘴环开度过小,将导致增压器效率下降,进气量降低,排气烟度增加。     

进气节流对柴油机性能和排放影响的试验研究

针对柴油机在进行国六排放标准试验时,WHTC循环试验中排气温度低,部分工况点达不到后处理器的起喷温度,SCR催化转化效率不佳的问题,在1台带有节气门的柴油机上开展了试验,研究了进气节流对柴油机排气温度、空燃比、排放和燃油消耗率等的影响。结果表明:低负荷时,节气门关度在0%～40%时,进气节流对柴油机性能和排放影响较小;节气门关度在40%～65%时,进气节流可以明显提高柴油机小负荷时的排气温度,且不会使发动机不透光烟度、CO、THC、NO_x显著增加;当节气门关度超过70%时,进一步增加节气门关度能迅速提升排气温度,但是会使发动机排放严重恶化,燃油消耗率迅速升高。     

燃油硫含量对国Ⅳ柴油轿车颗粒物排放特性的影响

对燃用硫含量分别为300mg/kg与43mg/kg的柴油和是否安装DPF对采用典型国Ⅳ排放控制技术的柴油轿车颗粒物排放特性的影响进行了试验研究.结果表明,未装DPF时,国Ⅳ柴油车燃用高含硫量燃油时的颗粒物质量排放较燃用低含硫量燃油时增加25.3%;安装DPF时增加22.2%.而颗粒物数量排放结果说明,燃油含硫量对安装DPF车辆的颗粒物数量浓度影响较大,燃用高含硫量燃油时的循环平均颗粒物数量浓度约为燃用低含硫量燃油时的4.8倍.研究同时表明,颗粒物排放主要在加速阶段产生,稳态工况和减速下颗粒物数量排放大幅降低.     

柴油机排气输运过程颗粒微观结构与氧化特性的分析

为探讨柴油机颗粒在排气管内部输运过程中颗粒碳结构与氧化特性的演变规律,采用微孔冲击式采样装置MOUDI对186F柴油机标定工况下的排气管不同位置颗粒进行采集。利用高倍透射电镜对采集的颗粒形貌进行拍摄,对颗粒的微晶尺寸、层面间距和弯曲度等结构参数进行测量与分析;采用拉曼光谱仪,结合五带拟合法,对颗粒的石墨化程度的演变规律进行研究;进行氧化特性试验,并采用热重分析仪分析输运过程中颗粒物的氧化特性,通过归一化处理分析颗粒的结构参数、石墨化程度和氧化特性之间的关系。结果表明:在排气输运过程中,颗粒中基本碳粒子的微晶排列有序程度降低,内核与外核边界趋于模糊,颗粒的微晶尺寸减小,层面间距和弯曲度的平均值增大;颗粒的ID1/ID2值减小了约12.9%,ID1/IG值增大了约38.3%,说明颗粒输运过程中,排气颗粒的石墨化程度降低;颗粒的反应表观活化能由157.3kJ·mol~(-1)减小到127.9kJ·mol~(-1),颗粒的着火温度由546℃降低至501℃,燃烧特性指数由8.16×10-9增加到1.62×10~(-8),燃尽指数由0.010 97增加到0.012 56,表明颗粒物热解活化能降低,颗粒更易氧化。     

排烟阀设置对隧道集中排烟效果影响研究

为了获得集中排烟隧道中排烟阀设置参数对排烟效果的影响规律,结合某大型过江隧道防排烟工程实际,根据隧道实际交通情况,设定了火源规模,并设计了数组隧道火灾工况,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了集中排烟隧道模型,通过对不同火灾工况下隧道内2 m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟阀效率等排烟效果指标的定量分析,获得了单向排烟和双向排烟两种集中排烟模式下单个排烟阀面积、间距、开启个数及形状对排烟效果的影响规律。结果表明：无论单向排烟还是双向排烟,单个排烟阀面积、间距及开启个数三种因素共同影响着排烟效果,一味的通过增大或减小其中的一个因素来提高排烟效果的做法是不可行的;但相同的排烟阀设置即相同的单个排烟阀面积、间距及开启个数时,单向排烟模式比双向排烟模式隧道内烟气蔓延距离小,但总排烟阀效率要低于双向排烟时的排烟阀效率,同时,单个排烟阀形状为矩形时排烟效果较好。     

测量条件对柴油机排放PM尺寸分布的影响

研究了不同测量条件对柴油机PM尺寸与浓度分布测量的影响,在一台单缸柴油机上用SMPS测量装置测量了不同运转条件下柴油机PM排放,试验中采用不同的稀释比、稀释空气温度、取样点位置等,在大量的试验研究基础上,分析了柴油机PM排放的特征和主要影响因素。结果表明,随稀释比增加,PM尺寸趋向于累积模式分布或粗粒子模式分布,其浓度趋于降低;随着稀释空气温度的升高,PM质量和数量也相应降低,低负荷时PM峰值浓度移向细小颗粒的碳核模式区域;取样点位置远离排气出口,PM浓度逐渐减小,累积模式尺寸的PM数增多。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时，站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果，依托西安地铁4号线岛式地铁车站，采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型，选择大涡模拟，研究站内列车火灾规模为5 MW时，站台细水雾与排烟系统共同作用下，火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征，分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律；并通过缩尺模型试验，验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时，烟气先向列车两侧蔓延，150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延，当开启站台细水雾时，烟气温度明显下降，且随着细水雾粒径的减小与流量的增大，烟层降温效果增强；当水雾粒径为100 μm，流量为8 L·min^-1时，距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃，较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%；同时细水雾使得烟层蔓延速度减小，在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%；当开启排烟系统时，可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动，加快站台层及列车内对流换热效率，使细水雾的气相冷却作用得到加强，二者同时作用时降温阻烟效果最佳。     

稀燃条件下甲醇汽油混合燃料颗粒物排放特性

在1台GDI增压汽油机上,进行了稀燃发动机燃用M0,M10和M20(其中M0为汽油,M10为甲醇体积分数10%、汽油体积分数90%的混合燃料,以此类推)甲醇汽油混合燃料的试验,研究了在稀燃条件下甲醇汽油混合燃料对GDI发动机颗粒粒径分布特性、数量浓度特性和质量浓度特性的影响。试验结果表明:在稀燃条件下,随着甲醇比例的增加颗粒数量浓度峰值逐渐增大,颗粒数量浓度随粒径分布呈现出双峰分布;颗粒中的核态颗粒和积聚态颗粒的总数量都随甲醇比例的增加而增加,其中M20的积聚态和核态颗粒数量浓度最大;颗粒粒径峰值都随着甲醇比例的增加逐渐增大,并且核态颗粒粒径峰值主要集中在20.54~31.62nm,积聚态颗粒粒径峰值主要集中在56.23~100nm;颗粒质量浓度随甲醇比例的增加而增大,粒径分布在316~700nm的积聚态颗粒明显增多,积聚态颗粒质量浓度随粒径分布的范围明显增加,质量浓度也相应增加,而粒径分布在56.23~316nm范围内的颗粒质量浓度却在降低。     

环境温度对缸内直喷汽油车颗粒物排放特性的影响

利用电子低压冲击仪(ELPI)对一台满足国Ⅴ排放标准的缸内直喷汽油车进行了颗粒物排放特性研究。试验按照NEDC测试循环在转鼓试验台上进行,分别测量车辆在-15℃,-7℃和25℃下的颗粒物排放。通过对试验结果的研究表明:3个温度下,颗粒物的数量浓度随温度的下降大幅上升,粒径分布范围逐渐变大,均在相同粒径下出现峰值;颗粒物体积浓度随粒径的增大而增大;数量浓度对表面积浓度的影响大于体积浓度,尤其在-15℃下,这种影响更加显著。通过对颗粒物的瞬态排放结果的分析发现:3个温度下,颗粒物的排放主要集中在NEDC循环前200s,数量浓度随车辆的加速而上升,随减速而下降;在-15℃下,在整个NEDC循环的加速工况均出现表面积浓度的排放峰值,且峰值之间较为接近。     

Effect of Heavy-Duty Diesel Engine Operating Parameters on Particle Number and Size Distribution at Low Speed Condition

Experiments and simulations were used to investigate the effect of a range of engine operating parameters and fuel characteristics on the particle size and particle number (PN) concentration at low speed and idle speed condition. The occurrence, size, and concentration of particles were tested against a range of parameters including start of injection (SOI), common rail pressure, exhaust gas recirculation (EGR) ratio and load. The results showed that the homogeneity of the mixture had the greatest impact on particle size and number concentration. The performance of particle is different at different levels of load. The particle were of nucleation mode at idle condition, and the cold idle particles had a slightly larger diameter than those produced at hot idle. By using the diesel and under high load, at EGR ratios of less than 20 %, most particles were of nucleation mode. At EGR ratios exceeding 20 %, nucleation-mode particles were gradually replaced by accumulation-mode particles. At EGR ratios above 30 %, most particles were of the accumulation mode. Under the same load, gasoline compression ignition produced particles of smaller size and reduced particulate mass (PM). The use of gasoline extended ignition delay, as the high volatility and octane number of the fuel improved the homogeneity of the mixture. Finally, a linear relationship was found between PM and PN. The relative contribution of the different factors to the formation of nucleationor accumulation-mode particles was investigated.     

柴油S含量与净化装置对柴油机排放的影响

论述了柴油S含量对柴油机烟度排放的影响,对62辆柴油车辆燃用S含量高的市售柴油与特配的低S柴油进行了自由加速滤纸式烟度排放对比试验,证实S含量低,烟度排放低。研究了柴油机排气净化器对排气PM中硫酸盐含量的影响,通过发动机试验方法,得出Pd/γAl2O3 催化净化剂促进了排气中的SO2 向硫酸根的转化,使排气PM中硫酸盐含量增加的结论。     

TGDI 发动机超级爆震特性研究

研究了单次喷射及二次喷射对涡轮增压直喷汽油机某工况下超级爆震的影响,分析了二次喷射策略下进排气凸轮相位、进气温度、点火提前角、空燃比、发动机水温及曲轴箱通风系统对超级爆震的影响情况。结果表明,采用适当的二次喷射策略能有效抑制超级爆震的发生,增加发动机水温,降低混合气空燃比,适当提前排气相位可以减少超级爆震的频次,进气温度及点火提前角对超级爆震现象的改善不大。     

EGR氛围参数对柴油机颗粒物氧化特性的影响

针对柴油机EGR氛围产生的颗粒,采用热重分析法,考察了各颗粒样品的氧化失重过程,分析了EGR率、EGR废气组分、EGR温度等EGR氛围参数对颗粒氧化特性的影响,研究了不同氧化氛围、升温速率等氧化氛围参数对颗粒氧化过程的影响。结果表明,随着EGR率的升高,颗粒中SOF组分含量增加,炭烟组分含量减少,失重率峰值在低温失重区升高,在高温失重区降低,且对应的峰值温度均增加。相同EGR率时,随着EGR废气温度的升高,颗粒的氧化性能随着反应温度的提高而降低。EGR组分不同时,与废气、N2循环相比,在CO2循环下生成的颗粒失重速率更快,反应温度降低,颗粒更易氧化。随着升温速率的提高,颗粒的失重率峰值变化不大,颗粒的氧化反应出现滞后现象,特征点温度升高,颗粒的氧化性能随着升温速率的提高而降低。