柴油/聚甲氧基二甲醚混合燃料的柴油机性能与排放试验

试验研究了燃用不同掺混比的聚甲氧基二甲醚PODE2-4混合燃料时柴油机的动力、经济和排放特性。试验在未经改动的R180柴油机上进行,转速1 200、1 600、2 400 r/min,负荷20%~100%,使用了3种混合燃料,添加PODE2-4的体积百分比为5%、10%和20%。结果表明:随着PODE2-4掺混比的增大,柴油机功率和转矩下降,燃油消耗率和热效率增加。当掺混比达20%时,柴油机外特性功率和转矩下降5.3%,有效燃油消耗率增加13.6%,有效热效率增加1.8%。在各种转速、负荷时,随着掺混比的增大,HC和CO排放下降,排气温度和NOx排放增加,消光系数明显下降。因此,在低比例掺混条件下,PODE2-4适合作为柴油的添加组分使用。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能.结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大.     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。     

共轨柴油机燃用生物柴油-汽油混合燃料的性能与排放研究

为了研究生物柴油在柴油机上的应用,在一台6缸高压共轨柴油机上进行生物柴油与汽油混合燃料的性能试验。研究结果表明:随着汽油掺混比的增加,生物柴油-汽油混合燃料的黏度、凝点和馏程温度降低,热值有所提高;在部分负荷和中等负荷下,生物柴油-汽油混合燃料的峰值燃烧压力、峰值放热率和燃烧温度都会升高;在大负荷下,3种燃料的缸内压力、瞬时放热率和燃烧温度相差不大。发动机转速为1 400 r/min时,与生物柴油相比,BD90G10和BD83G17的NO_x排放分别增加4.2%和6.7%,而炭烟排放显著降低。对于超细颗粒物(D<220 nm)而言,混合燃料的峰值数浓度对应的直径小于生物柴油;在低负荷和中等负荷下,汽油掺混能够有效降低超细颗粒物排放,但在大负荷下,BD90G10和BD83G17的颗粒数浓度相差不大,表明汽油掺混比的进一步增大对超细颗粒物排放的减少影响较小。     

含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

在1台4缸高压共轨柴油机上,通过向柴油中掺混0%,10%,20%正丁醇(质量分数),研究了在不同进气氧浓度条件下,掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明:进气氧体积分数处于20%~21%之间时,燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化;随着掺混比例的增加,燃料中含氧量增加,这导致了滞燃期的增加,且随着进气氧浓度的降低,滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强;随着燃料中含氧量增加,炭烟(Soot)排放逐渐减小;掺混燃料的含氧量对NO_x排放的影响不明显,而对指示热效率的提升有积极作用,在进气氧体积分数小于15%时,燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。     

聚甲氧基二甲醚与柴油混合燃料的燃烧与排放特性

聚甲氧基二甲醚(PODEn)是一种高含氧、高十六烷值的新型燃料。为了降低柴油机的颗粒物排放,该文在一台轻型柴油机和一台重型柴油机上对柴油和10%、20%PODE3-4/柴油混合燃料进行了燃烧、排放和热效率的测试。结果表明:添加20%的PODE3-4,轻型柴油机大负荷工况下的碳烟排放下降90%,指示热效率能够提高2%;重型柴油机欧洲稳态循环(ESC)的颗粒物(PM)排放下降36.2%,有效热效率上升0.8%。添加PODE3-4,在指示平均有效压力(IMEP)为0.2~0.6 MPa时,对放热率曲线影响不大;在IMEP为0.8 MPa时,使主喷放热的滞燃期延长,主喷放热峰值增加。因此,PODEn是很有前景的柴油添加成分。     

Emission Characteristics of a Diesel Car Fueled with Biodiesel

在一辆柴油轿车上燃用纯柴油、柴油中分别掺混5％、10％、20％和50％的B5、B10、B20和B50混合燃料以及纯生物柴油B100,进行整车NEDC循环的排放试验,研究其CO、HC、Nox和PM的排放特性.结果表明:柴油轿车燃用这6种燃料的CO、HC和PM排放主要集中在ECE15市区行驶循环,而EUDC城郊行驶循环的Nox排放量比ECE15循环有所增加.随着生物柴油掺混比例的升高,柴油轿车的CO、HC和PM排放量均有所降低.燃用掺混比例较低的B5、B10和B20混合燃料时,Nox排放略低于纯柴油;而燃用掺混比例较高的B50和B100时的Nox排放比纯柴油高.     

柴油机掺烧生物柴油NO_x和Soot排放控制研究

对柴油机燃用生物柴油-0号柴油混合燃料的NO_x和Soot排放特性进行了仿真研究。在柴油机参数不作任何改变的情况下燃用体积分数分别为10%,20%,30%,40%和50%的生物柴油混合燃料,与原机的NO_x和Soot排放特性进行对比。研究表明:随着混合燃料中生物柴油体积分数的增加,柴油机Soot排放降低,NO_x排放增大。EGR的引入使柴油机NO_x排放降低,同时也使Soot排放增加。在1 800r/min中低负荷工况下,大比例生物柴油-0号柴油混合燃料应用于柴油机时,可通过调节EGR率使得柴油机NO_x和Soot排放都控制到与原机相当。     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究

F-T柴油具有十六烷值高、几乎不含硫和芳香烃的特点,正丁醇是能量密度较高的可再生的生物质燃料。在增压中冷4缸柴油机上对比研究了0号柴油、F-T柴油和F-T柴油-正丁醇混合燃料的燃烧、排放特性。结果表明:与柴油相比,掺混丁醇后缸内压力峰值、压力升高率降低;燃用F-T柴油-正丁醇混合燃料可同时降低炭烟和NO_x排放,随着正丁醇掺混比例的提高炭烟排放显著降低,F-T柴油掺混20%正丁醇的炭烟排放降幅高达67.8%,NO_x排放降幅达20.9%。     

掺烧比对P50/甲醇双燃料发动机燃烧与排放的影响

燃料富氧重整和双燃料燃烧模式是改善燃烧过程和降低颗粒物排放的重要方法.在一台四缸增压中冷的高压共轨柴油机上,采用进气道喷射甲醇、缸内喷射P50(50％体积比例柴油与50％体积比例PODE)的双燃料模式,研究掺混比对P50/甲醇双燃料发动机燃烧与排放特性的影响.研究结果表明:相比于纯柴油模式,P50及P50/甲醇双燃料燃...     

重型柴油机燃用不同柴油替代燃料的性能研究

对乖型柴油机燃用纯柴油、体积混合比例为1:9的天然气合成油(GTL柴油)与柴油混合燃料(G10)、体积混合比例为1:9的生物柴油与柴油混合燃料(BD10)、纯GTL柴油(G100)及纯牛物柴油(BD100)5种燃料的动力性、经济性及燃烧特性进行了研究.结果表明,BD10、G10与纯柴油有相似的燃烧特性,额定转速F G100的缸内工作压力增大,BD100的缸内工作压力显著降低;G10油耗较之BD10降低2.43%,功率较之BD10平均高2.78%;与燃用纯柴油的油耗相比,G100平均降低2.62%,BD100平均高出13%;除NOx排放外,生物柴油在降低CO、HC、PM的排放上均有所改善.     

发动机燃用生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的性能试验

为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1 400r/min和2 000r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10%和20%(体积比)的无水乙醇,测定了乙醇掺混比对发动机经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明:与纯柴油相比,生物柴油-柴油混合燃料的有效燃油消耗率上升,动力性略有下降,炭烟排放降低,而NO_x排放升高。随着乙醇掺混比的增大,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的有效燃油消耗率升高,小负荷时受乙醇汽化潜热的影响导致有效热效率下降,中等负荷时乙醇对有效热效率的影响不大,而大负荷时乙醇的高含氧量能够提高发动机的有效热效率。1 400r/min和2 000r/min全负荷条件下,发动机的最大功率随乙醇掺混比的增大而下降。在不同负荷条件下,随着生物柴油-柴油-乙醇混合燃料中乙醇掺混比的增大,发动机的炭烟、NO_x和CO排放逐渐降低,小负荷时乙醇的高汽化潜热导致HC排放明显升高。     

甲醇-生物柴油对发动机循环变动的影响

在单缸柴油机上通过测量得到了燃用不同掺混比甲醇-生物柴油时的燃烧示功图,对不同柴油机工况下甲醇-生物柴油燃烧的循环变动进行了研究,分析了最大压力升高率循环变动系数(COV_((dp/dφ)max))、平均指示压力循环变动系数(COV_(pmi))、最高燃烧压力的变动系数(COV_(pmax))、最高燃烧压力对应曲轴转角的标准偏差(SD_(φpmax))等循环变动的评价参数。研究结果表明:工况一定时,随着甲醇掺混比增加,COV_((dp/dφ)max),COV_(pmi)等循环变动系数均有所增大;与生物柴油相比,甲醇掺混比为10%和20%时循环变动系数变化较小,当甲醇掺混比为30%时,COV_((dp/dφ)max)增加了6.2%,COV_(pmi)增加了24.2%,COV_(φpmax)增加了8.4%;当甲醇掺混比不变时,随着转速的增加,COV_((dp/dφ)max)降低,COV_(pmi)以及COV_(pmax)先降低后增高;负荷增加时,各压力参数的循环变动系数均降低,SD_(φpmax)略微上升。     

二甲醚／柴油混合燃料在压燃式发动机上的应用

为探索二甲醚/柴油混合燃料作为柴油机替代燃料的应用性能,对D20二甲醚/柴油混合燃料的喷雾特性进行了试验研究;同时,开展了直喷式柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料动力性能、经济性能及排放性能研究。结果表明:在同样的环境背压下,D20混合燃料的油束与柴油相比较,贯穿度有所缩短,喷雾锥角有所增大;柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,通过适当调整循环油量,发动机的动力性可以超过原柴油机,最低当量比油耗下降4.5%,烟度指标下降70%以上,NOx排放降低30%~50%;二甲醚/柴油混合燃料是一种能实现高比功率、低排放的石油替代燃料。     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

Investigation of soot formation in Diesel-GTL fuel blends under quiescent conditions

In this study, a visual investigation of sprays and flames is performed, and soot formation in Diesel-GTL fuel blends is studied in a specially designed quiescent constant-volume chamber under various ambient gas temperatures and O₂ concentrations. Similar to the case of soot formation during diesel fuel combustion, the sooting zone during the mixing-controlled combustion of Diesel-GTL blends is located in the leading portion of the jet boundaries. Auto-ignition delay and soot concentration decrease with an increase of GTL content in the fuel blend. Soot also decreases with lower O₂ concentration, higher injection pressure, and lower ambient gas temperature. The lack of soot formation at lower O₂ concentrations and lower temperatures suggests that Diesel-GTL fuel blends can be successfully utilized in low-temperature diesel combustion technologies that are currently being developed. Furthermore, this mixing controlled combustion method with Diesel-GTL blends can be used to modulate various engine operation parameters, and therefore to simultaneously reduce the formation of soot and NOx within a wide range of diesel engine loads.     

柴油机在高原地区燃用混合燃料的试验研究

在高原地区对1台4100QB—2柴油机燃用生物柴油与柴油不同掺混比的混合燃料进行了台架试验。分析了混合燃料的物性,根据其物性和掺混比计算出当量燃油消耗率。对比分析了柴油机燃用混合燃料的有效热效率、机械效率和负荷特性。试验结果表明,在高原地区,柴油中加入体积比为10%~30%的生物柴油,柴油机的经济性有明显改善。