乙醇燃烧过程中氧和氮的迁移历程分析

在乙醇详细化学反应机理的基础上,添加了NOx的详细机理,得到包含64种组分和388个基元反应的乙醇机理。运用Chemkin-Pro软件中的零维单区内燃机HCCI燃烧模型,计算了乙醇燃烧过程中各基元反应的反应速率(ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式。通过ROP分析,阐明了乙醇燃烧过程中,燃料中的氧,空气中的氧、氮的迁移演变历程,对主要中间产物的前躯体物质进行了分析。研究结果表明:乙醇及其燃烧过程中产生的中间产物促进了HCO,H,C2H3的生成,形成了能促进NOx生成的重要前躯体物质OH和O,导致NOx排放偏高。     

菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建

采用气‐质联用仪测量了以菜籽油为原料制备的生物柴油的酯类组成成分和比例,根据主要组分的分子式和含量,拟合得到生物柴油的分子式。确定了以丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料来替代生物柴油,采用“叠加法”构建得到一种新的生物柴油化学动力学机理。通过对影响主要污染物生成的基元反应进行敏感性分析,筛选出新机理中需要修正的基元反应。调整指前因子修正化学反应速率常数,模拟不同扰动下CO2和C2 H4的摩尔分数,分析模拟结果与试验结果的平均误差。研究结果表明：生物柴油的拟合分子式为C19 H36 O2;丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料在分子式、分子量、黏度等方面较丁酸甲酯与实际的生物柴油更为接近,可用来替代生物柴油;在指前因子略增大的扰动下,新机理计算的CO2和C2 H4摩尔分数的平均误差均较小。     

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。     

内燃机燃料化学动力学机理的研究进展

综述了国内外构建甲醇、乙醇、正庚烷(替代柴油)、异辛烷(替代汽油)、癸酸甲酯(替代生物柴油)等内燃机燃料详细化学动力学机理的研究进展.介绍了国际燃烧学界和反应动力学界对复杂反应体系的反应机理进行简化处理的主要方法,以及运用这些方法所取得的研究成果,比较分析了不同机理简化方法的理论基础和优缺点.鉴于代用燃料常采用掺烧方法...     

柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

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.     

生物柴油抑制多环芳香烃生成的机理分析

建立了生物柴油PAHs生成的详细化学反应动力学机理,利用Chemkin-Pro软件中的反射激波管模型,模拟了生物柴油对混合燃料燃烧时多环芳烃PAHs ,气相前驱物C2 H2,C3 H3,自由基O ,OH以及低温CO ,CO2生成的影响。模拟结果表明：随着生物柴油体积分数的增加,O ,O H自由基峰值浓度增大,更多的C2 H2,C3 H3被氧化形成稳定的CO2;另外,生物柴油甲酯基中非羰基的氧使更多的碳原子在低温阶段通过OCHO以及CH3 OCO分解转化为CO2,导致C2 H2,C3 H3生成量减小,抑制了PAHs的生成。     

PCCI柴油机燃用DMC和生物柴油的燃烧活性调节模拟研究

应用CHEMKIN-PRO化学反应动力学和Converge三维模拟仿真相结合的手段,研究了DMC(碳酸二甲酯)和大豆生物柴油两种酯类燃料对低负荷下采用"预喷+预喷+主喷"喷油策略的PCCI(premixed charge com-pressed ignition)柴油机燃烧与排放的影响.建立并验证了DMC-柴油混合燃料机理模型,分析了DMC-柴油和生物柴油-柴油两种混合燃料体系中低温下关于OH的反应流.结果表明:添加含氧燃料后OH生成量及反应系统活性增加,B10燃料(在柴油中添加10％ 质量分数的大豆生物柴油)的O H生成量比D10燃料(在柴油中添加10％质量分数的DM C)高,且随生物柴油掺混量增加而增加.D10燃料对反应系统活性的增加作用体现在整个反应系统中,燃空当量比浓区减少,油气扩散情况较好,而B10燃料反应系统活性的增加作用则仅体现在局部区域中,燃空当量比浓区及局部高温区域增加,但可燃混合气区域缩小.相比于柴油,D10,B10和B48(在柴油中添加48％ 质量分数的大豆生物柴油)燃料的N O x排放分别升高了6.2％,5.3％ 和8.1％,soo t排放分别降低了58.1％,23.5％和68.4％.     

添加乙醇对柴油-生物柴油混合燃料性能的影响

在一台小型直喷式柴油机上进行柴油-生物柴油(柴油70%,生物柴油30%)与柴油-生物柴油-乙醇(柴油70%,生物柴油20%,乙醇10%)两种混合燃料的燃烧、油耗和排放性能对比试验.分析了乙醇的加入对柴油-生物柴油混合燃料的发动机燃烧压力、滞燃期、放热规律、比油耗等的影响.     

典型原料生物柴油燃烧颗粒物微观结构及氧化特性

应用EEPS粒径谱仪、高分辨率透射电子显微镜、同步热分析仪等仪器分析了3种不同碘值生物柴油(大豆生物柴油、棕榈生物柴油和餐废油脂生物柴油)在高压共轨柴油机燃烧产生颗粒物的微观结构和氧化特性.结果 表明:相较于柴油燃烧颗粒物,生物柴油燃烧颗粒物粒径偏小、聚集程度更高、基本碳粒子微晶碳层越发无序,起燃温度Ti、燃尽温度Te...     

不同反应气氛下负载型Cu-Co/ZSM-5催化剂的柴油车NO_x净化性能

在模拟柴油车尾气气氛下,利用微反装置研究了浸渍法制备的Cu-Co/ZSM-5催化剂在不同反应气氛下的C3H8选择性催化净化NOx性能。结果表明,具有良好的净化NOx起燃性能和高温选择性的3%Cu-3%Co/ZSM-5催化剂在不同的反应气氛下催化性能各异。O2体积分数较低时(≤6%),O2的存在有利于C3H8催化还原NOx,催化剂的NOx转化率随O2体积分数的增加而增加;高温(300~400℃)反应时O2体积分数较高(≥6%)对C3H8催化还原NOx是不利的,O2的增加使催化剂的NOx转化选择性变差,NOx转化率下降。催化剂最适于的O2体积分数为2%~8%。C3H8体积分数越高,越有利于NOx的还原。反应气氛中的CO2和CO的体积分数变化对催化剂的C3H8催化还原NOx活性没有明显的影响,该催化剂仍具有较高的稳定NOx净化性能。催化剂在使用过程中应匹配好发动机的空燃比。     

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。     

Numerical investigation of a DI diesel spray flame using a detailed chemical reaction mechanism

Emission standards have grown increasingly stricter, consequently triggering greater interest in issues surrounding environmental pollution. In particular, soot and NOx released from DI diesel vehicles is considered to be the main source of air pollution in urban environments. However, the mechanics of fuel spray formation and the influence of the operating parameters on the resulting spray flame are not yet fully understood. In this study, the original KIVA code was modified to incorporate a detailed chemical reaction mechanism involving various species and multiple reaction steps to better understand the spray characteristics. n-Heptane, C₇H₁₆, was used as the representative fuel for diesel fuel, and the reaction mechanism for this fuel was composed of 66 species and 274 elementary reaction steps. The accuracy of the predicted results was demonstrated primarily by a comparison with experimental results. The numerical prediction of a specific operating condition for the parametric investigation correlates well with the experimental results.     

前置DOC对SCR系统柴油机NO_x排放的影响

对装配前置DOC和无DOC的SCR系统柴油机进行稳态和瞬态试验,研究了前置DOC在不同循环状态下对NOx排放的影响。结果表明:前置DOC能显著提高SCR入口处NO2与NOx的体积比V(NO2)∶V(NOx),加速SCR反应,提高NOx转化效率,改善NOx排放;在ESC非怠速工况下,DOC对V(NO2)∶V(NOx)的影响会随着排气中氧含量和排气温度、空速的提高逐渐降低;温度超过一定范围时,NH3对O2的选择性突然提高,V(NO2)∶V(NOx)对NOx转化效率的影响将减小;DOC内氧化反应产生的热量有限,不足以提高SCR入口处排气温度,而DOC陶瓷载体的储热特性在瞬态循环下会对SCR入口温度产生一定影响,但这并不是改善NOx排放的主要原因。     

柴油机尿素 SCR 反应特性的试验研究

利用可独立控制尿素喷射量的SCR系统,通过柴油机台架试验,研究了钒基催化剂温度和空速对SCR催化还原反应NOx 转化效率和反应速率的影响,以及尿素喷嘴安装位置对转化效率的影响。结果表明：NOx 转化率随着氨氮比（NH3与NOx 物质的量之比）的升高而逐渐升高,由于尿素水解和热解不完全等因素,氨氮比上升到2时NOx 转化率才可达到最大;NOx 转化率随着催化剂温度升高而升高,到400℃时基本趋于稳定,NOx 转化率随空速升高略有下降;SCR反应速率随温度的升高而升高,随空速的变化不明显;相同氨氮比时,尿素喷嘴与催化剂的距离增加,有利于NOx 转化率的升高。     

一个适用于甲醇—参比燃料混合燃料的简化反应机理

对参比燃料、甲醇及甲醇—参比燃料混合燃料的主要反应历程进行了分析,利用详细反应机理研究了甲醇—参比燃料混合燃料燃烧时基元反应的相互影响特性。采用集总反应法构建了一个包含45种物质、75个反应的甲醇—参比燃料混合燃料简化反应机理,并利用激波管试验、流反应器试验、详细机理计算结果和HCCI发动机试验对该简化机理进行验证。结果表明,简化机理计算结果与试验结果及详细机理计算结果能够很好地吻合。     

Effects of split injection,oxygen enriched air and heavy EGR on soot emissions in a diesel engine

The effects of split injection, oxygen enriched air, and heavy exhaust gas recirculation (EGR) on soot emissions in a direct injection diesel engine were studied using the KIVA-3V code. When split injection is applied, the second injection of fuel into a cylinder results in two separate stoichiometric zones, which helps soot oxidation. As a result, soot emissions are decreased. When oxygen enriched air is applied together with split injection, a higher concentration of oxygen causes higher temperatures in the cylinder. The increase in temperature promotes the growth reaction of acetylene with soot. However, it does not improve acetylene formation during the second injection of fuel. As more acetylene is consumed in the growth reaction with soot, the concentration of acetylene in the cylinder is decreased, which leads to a decrease in soot formation and thus soot emissions. A combination of split injection, a high concentration of oxygen, and a high EGR ratio shows the best results in terms of diesel emissions. In this paper, the split injection scheme of 75.8.25, in which 75% of total fuel is injected in the first pulse, followed by 8°CA of dwell time, and 25% of fuel is injected in the second pulse, with an oxygen concentration of 23% in volume and an EGR ratio of 30% shows a 45% reduction in soot emissions, with the same NOx emissions as in single injection.     

点火正时对电控稀燃天然气发动机性能的影响

试验研究了点火正时对电控稀燃多点喷射天然气发动机燃烧及排放性能的影响规律。对该发动机转速为1 450 r/min,1 750 r/min,2 050 r/min,负荷为25%,50%,75%,100%的12个工况点进行了试验研究。研究结果表明,在其他燃烧边界条件不变的情况下,点火正时对该发动机输出扭矩及CH4排放影响不大,但是在2 050 r/min,100%负荷工况下,随着点火正时的进一步后移,出现扭矩下降及CH4排放增加的现象。点火正时对NOx排放有显著的影响,同一工况下,随着点火正时的推移,NOx排放明显降低。     

醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究

在1台经过改装的单缸柴油机上,采用气相色谱和FT-IR红外光谱检测技术,开展了进气道喷射DME和甲醇双燃料HCCI燃烧方式,以及进气道喷射DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下,非常规污染物排放特性的试验研究。结果表明,在不同的燃烧方式下均检测到甲醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯等非常规排放物,且甲醛是非常规排放物中的主要成分。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,在同一负荷下随着甲醇喷射量的增加,甲醛、乙醛、甲酸甲酯的排放都有所增加;在同一甲醇浓度下随着发动机负荷的增加,甲醛的排放增加,乙醛的排放减少,甲酸甲酯的排放先减少后增加。复合式燃烧方式下,甲醛的排放随着有效功率的增大呈先降低后升高的趋势;甲酸甲酯和甲酸的排放均随着有效功率的增加而减少,随着DME喷射比例的增加而增加。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,甲醇排放量增加十分明显。