含水乙醇柴油稳定性影响因素的研究

为解决乙醇乳化柴油极易分层的问题,本文以磁力搅拌器、机械搅拌仪为乳化设备,用0#柴油与含水乙醇为原料制备含水乙醇柴油微乳液,通过实验研究了乳化剂HLB值(亲水、亲油平衡值)、乳化剂含量、含水量、乙醇(95%-体积比)含量对含水乙醇柴油微乳液稳定性的影响。试验结果表明混合燃料的稳定性随含水量与乙醇(95%)量的增加而降低;随乳化剂含量的变化稳定性各有不同,且在乳化剂含量为1%左右时稳定性较好;通过增加乳化剂HLB值可在保证微乳液稳定性的前提下提高含水量和乙醇含量;乙醇含量为9%,乳化剂HLB值为3.5,乳化剂含量为1%时,混合燃料的稳定性最好。本文的研究结果对乙醇乳化柴油的配制具有重要的指导意义。     

含水乙醇-生物柴油对186F柴油机燃烧与排放的影响研究

乙醇燃料吸水性较强,生物柴油制备过程中残存水分,含有水分的燃料对柴油机的燃烧与排放会产生一定的影响。建立了186F柴油机燃用含水乙醇-生物柴油的燃烧与排放模型,通过实测186F柴油机示功图进行了验证,对不同含水率的乙醇-生物柴油的燃烧和排放特性进行了仿真,分析了乙醇含水率对柴油机燃烧特征参数和NO_x与soot排放的影响规律。从柴油机动力、经济和排放的角度,提出了乙醇含水率阈值的概念。结果表明:乙醇含水率为0%～20%时,随着乙醇含水率的增加,缸内最大燃烧压力、缸内平均温度、平均指示压力等均呈下降趋势;燃用乙醇-生物柴油混合燃料的柴油机指示比能耗有所增加;NO_x与soot排放质量分数降低幅度呈增大趋势,不影响柴油机性能的乙醇含水率阈值应低于10%。     

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。     

生物质热解燃油的精制与乳化燃料喷雾特性试验研究

通过蒸馏方法将生物质热解油（BPO ）精制后与柴油配制成乳化燃料,研究了影响乳化燃料稳定性的因素,结果表明,乳化燃料的稳定性与复合乳化剂HLB值和乳化温度有关,乳化剂的最佳 HLB值在7左右,乳化燃料的稳定性随乳化温度的提高先增大再减小,40℃时乳化燃料的稳定性最好。理化分析表明乳化油的密度、运动黏度、凝点等物理性质基本能够达到车用燃料标准。采用激光衍射技术对乳化燃料喷雾特性进行了研究,结果表明,随着生物质热解油乳化比例的增加,喷雾锥角先减小后增大,Sauter平均直径 D32逐渐增大,雾化质量逐渐变差。     

不同喷射策略下CRDI柴油机燃用柴油-桐油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

在1台共轨直喷(CRDI)柴油机上开展了不同喷射策略下桐油、乙醇与柴油混合燃料的燃烧和排放特性研究。试验结果表明:与0号柴油相比,混合燃料的着火延迟期稍长,缸内压力峰值和放热率较高,但燃烧持续期稍短;随着桐油和乙醇体积分数的增加,有效热效率(BTE)也随之增大。在低负荷时,混合燃料的CO和HC排放较高,且随着桐油和乙醇所占体积分数的增大而增加;混合燃料的NO_x排放在低负荷时较低,在高负荷时略高;在高负荷时,混合燃料的炭烟排放大大减少。总体而言,混合燃料中乙醇对发动机性能的影响比桐油大。     

生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

为了改善发动机燃用高比例生物质混合燃料的性能,在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别添加5%、10%和20%体积比的乙醇（分别用BD50E5,BD50E10和BD50E20表示）,在一台6缸增压共轨柴油机上,将发动机的转速稳定在1 600 r·min^-1,选择7个不同的负荷点测定不同掺混比生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放性能,并将其与柴油进行对比。结果表明：在平均有效压力为0.322 MPa的低负荷条件下,发动机为预喷加主喷喷油策略,在预喷的低温反应阶段生物柴油-柴油-乙醇混合燃料产生了大量羟基自由基,因此混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率均高于柴油;随着负荷的增大,当平均有效压力为0.805 MPa时,发动机的喷油策略转变为单段喷射,乙醇的热值较低导致生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率低于柴油;随着乙醇掺混比的增大,受乙醇低十六烷值和高汽化潜热的影响,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的滞燃期明显延长;强烈的预混燃烧和乙醇的高含氧量使混合燃料的燃烧速度明显加快,乙醇的添加有利于燃料集中放热从而缩短燃烧持续期;与纯柴油相比,BD50E5,BD50E10和BD50E20的NO_x排放量分别升高了10.46%、12.59%和17.52%,碳烟排放量分别降低了37.91%、45.85%和49.25%,CO排放量分别降低了20.24%、36.43%和46.43%,HC排放量分别降低了12.53%、4.40%和0.76%。     

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。     

柴油-正丁醇混合燃料的宏观喷雾特性试验研究

在高压共轨燃油喷雾试验台上对正丁醇体积掺混比分别为0%,5%,10%和20%的柴油-正丁醇混合燃料的宏观喷雾特性进行了研究。结果表明:在相同共轨压力下,随着背压的增加,喷雾锥角增大,喷雾贯穿距减小;在相同背压下,随着共轨压力的增加,喷雾贯穿距和喷雾锥角均逐渐增大,但当共轨压力增大到110 MPa时,二者不再增大;在相同背压和相同共轨压力下,喷雾贯穿距和喷雾锥角随着正丁醇比例的增加逐渐增大,说明在柴油中混合一定比例的正丁醇可以提高燃料的雾化质量。     

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。     

BED混合燃料稳定性及对高原地区发动机性能影响的研究

为研究生物柴油-乙醇-柴油(简称BED)混合燃料对高原地区发动机的性能影响,在不同环境下进行了BED混合燃料的相溶性和稳定性测试的基础上,在高原环境下进行了高压共轨柴油机燃用纯柴油和6组不同比例BED混合燃料的台架试验.结果表明,生物柴油、乙醇和柴油可在一定温度范围内按照不同比例配制成稳定的混合燃料,但其稳定性随温度降低而变差.当喷入气缸内燃料体积不变时,与燃用纯柴油相比,燃用BED混合燃料发动机的动力性下降;经济性有所改善,高速时改善效果更为明显;碳烟排放下降,高负荷时比低负荷时下降幅度更大.BED混合燃料的最佳喷油提前角随生物柴油比例的增加而减小,随乙醇比例的增加而增大.     

发动机燃用水乳化柴油的研究进展

综述了柴油机燃用水乳化柴油的燃烧与喷雾特性、动力性与经济性及排放特性,对比分析了发动机燃用水乳化柴油与普通柴油在性能上的差异及其原因,总结了水乳化柴油在柴油机上的应用优化方法。结果表明:与柴油相比,乳化柴油着火滞燃期延迟,燃烧持续期缩短,喷雾贯穿距变长或相差不大,火焰升起高度增加;燃用乳化柴油时动力性下降,但有效热效率较柴油升高;乳化柴油可以明显降低NOx和炭烟排放,但多数工况下HC和CO排放有所升高,低转速和中低负荷工况下尤为明显;燃用乳化柴油时颗粒物数量浓度增加,体积浓度减小,且对于醛类和噪声排放并没有改善作用;添加合适添加剂或结合发动机技术协同作用,可以针对性地改善乳化柴油的燃烧过程,进一步起到节能减排的效果。基于燃料稳定性与燃料理化特性综合优化目标的燃料设计,以及适用于乳化柴油的高压共轨柴油机燃烧组织参数优化是未来的研究方向。     

基于双子乳化剂的微乳化柴油配比优化

为了研究双子乳化剂对微乳化柴油稳定性的影响,以 Minitab 软件设计单因素试验、Plackett‐Burman 试验、爬坡试验、Box‐Behnken 试验,通过 Box‐Behnken 试验数据,建立响应面模型,通过 Minitab 软件中的寻优模块,对试验结果寻优,得到最优的试验配方（体积分数）：复配乳化剂比例2．13％,蓖麻油比例1．02％,柴油比例80．85％, HLB 值6．56,葡萄糖水溶液16％,溶液中葡萄糖质量分数18．68％。试验结果表明：利用双子乳化剂制备的微乳化柴油稳定时间为292．6 h ,通过试验验证得到的稳定时间为286 h ,与理论误差为4．7％,较传统乳化剂稳定时间提高大约10％,复配乳化剂的比例减少12％,助溶剂比例减少5％,溶液中的葡萄糖比例提高9％,且制备的微乳化柴油颜色澄清透明。     

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。     

共轨柴油机燃用乳化柴油试验研究

在某高压共轨柴油机上进行燃用0号柴油、E10,E15,E20乳化柴油的外特性试验以及2 000 r/min,3 200 r/min转速下的负荷特性试验。在原机未作任何改动的情况下,将发动机燃用4种油品的动力性、经济性及常规排放特性进行对比,研究结果表明:相对于0号柴油,燃用乳化柴油经济性有所提高,NOx排放降低,烟度值大幅降低,CO排放有所升高,HC排放在低负荷时升高,在高负荷时降低;燃用乳化柴油各种排放物的变化幅度随掺水比的增大而增大。     

掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG-柴油双燃料燃烧特性的影响

为了在柴油机上使用液化天然气（LNG）,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,通过天然气喷嘴将 LNG 喷入进气管。利用双燃料发动机台架试验,对比分析了转速为1200 r／min ,100％负荷下,掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG‐柴油双燃料燃烧特性的影响。研究结果表明,随着掺烧比的增大,双燃料发动机的缸内压力先升高后降低,压力升高率和瞬时放热率增大,峰值压力循环变动系数增大。     

Physical-chemical properties of ethanol-diesel blend fuel and its effect on the performance and emissions of a turbocharged diesel engine

This paper deals with the main physical-chemical properties of ethanol-diesel blend and the effects of ethanoldiesel blends (up to 15% volume) on engine performance (full load torque vs. engine speed, BSEC vs. torque at 1400 r/min and 2300 r/min, and effect of start of injection angle) and emissions in ECE R49 tests (steady 13 points) using a 6.6 L inline 6-cylinder turbocharged direct injection diesel engine. The results show that an increase in ethanol fraction results in decreased viscosity of the blend fuel and very high distillation characteristics in the low temperature range. Solvents can improve the solubility of ethanol-diesel blends. The engine power was degraded proportional to the ethanol content (10% and 15%) due to the LHV (low heating value) of the blends. The higher latent heat of vaporization and lower CN (cetane number) of ethanol, which results from the steady state emissions of CO, HC, and SOF (soluble organic fraction), were much higher in the ECE R49 tests at low loads. Soot (solid mass) emissions were improved. The particulate matter emissions were significantly increased with higher blend volumes, and NOx emissions slightly increased with higher ethanol volumes. By increasing the injection angle properly, the performance parameters of the diesel engine were improved, but NOx emissions were deteriorated slightly.