部分加氢生物柴油改善柴油机的燃烧与排放（双语出版）

部分加氢工艺可显著提升生物柴油的氧化安定性，同时改善燃料的着火性能，是提高生物柴油品质的有效途径。以Raney-Ni为催化剂，异丙醇为供氢体，在85℃的水环境下对大豆生物柴油进行催化转移加氢试验，得到部分加氢生物柴油，并以传统柴油作为参照，分别制备B20（80%传统柴油+20%生物柴油）和PHB20（80%传统柴油+20%加氢生物柴油），在186FA型柴油机上进行发动机性能试验，并使用燃烧分析仪、尾气分析仪和烟度计等仪器探究加氢生物柴油对柴油机燃烧过程及排放性能的影响。研究结果表明：柴油机燃用柴油、B20及PHB20的当量燃油消耗率基本相当；在标定工况下，尽管加氢生物柴油运动黏度略有升高而不利于燃油雾化，但其十六烷值较高更易于燃烧，在燃料特性的综合影响下，与柴油机燃用柴油相比，B20和PHB20的着火时刻依次提前了0.8 °曲轴转角和1.4 °曲轴转角，瞬时放热峰及最大爆发压力亦随之提前，但最大放热率和最大爆发压力依次略有降低；在标定工况下，与燃用柴油相比， B20的HC，CO和烟度排放分别下降了9.9%、9.3%和15.2%，NO_x排放上升了8.5%；而PHB20的HC，CO和烟度排放分别下降了12.4%、13.5%和17.1%，NO_x排放上升了6.7%；综合可见，PHB20改善柴油机燃烧及排放的效果优于B20。     

弱含氧燃料在柴油机上的燃烧过程与排放特性

通过在柴油机上燃用生物柴油(Biodiesel)、微乳化油生物柴油(MB)、乙醇柴油(E20)与纯柴油4种燃料,研究在低含氧量情况下不同含氧结构对柴油机燃烧和排放性能的影响。结果表明,相较于纯柴油,标定点工况下,生物柴油着火时刻约提前2°CA,放热率峰值和最大爆发压力略有降低,而MB和E20放热始点相对滞后,但放热过程更集中。大负荷时,发动机燃用3种含氧燃料总体表现为NOx排放增加,而HC、CO和烟度等均有不同程度的下降;但中低负荷时,E20的HC和CO排放明显较高。对于酯基或醇基不同结构来源的含氧燃料,携带氧的碳链长短及其附属燃料特性造成其燃烧和排放性能的显著差异,需根据各自属性优化在柴油中的添加比例,协调含氧燃料在发动机上的应用。     

柴油机燃用生物柴油的燃烧和排放特性研究

对比分析了小型直喷柴油机燃用生物柴油和柴油的燃烧放热规律和排放物浓度.结果表明:与燃用柴油相比,发动机燃用生物柴油时的最大燃烧压力略有提高,最大压力升高率和最大燃烧放热率则明显降低,对应的曲轴转角提前.生物柴油发动机的CO排放在小负荷和大负荷有明显降低,在中等负荷与柴油发动机相同,在整个负荷范围内,HC和碳烟排放较低,但NOx和CO2排放略有升高.     

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。     

天然抗氧化剂对生物柴油燃烧特性的影响研究

针对生物柴油氧化安定性较差的特点,在调和油B20中添加天然抗氧化剂,改善生物柴油的氧化安定性.通过发动机台架试验,测量了标定转速、不同负荷时,分别添加迷迭香与茶多酚两种抗氧化剂的生物柴油K1B20和K2B20的示功图,并与燃用柴油B0、生物柴油B100以及调和油B20进行对比,探讨了抗氧化剂对柴油机燃烧过程的影响.结果表明:低负荷时,与燃用B0相比,燃用B100的最高燃烧压力、最大压力升高率升高,瞬时放热率峰值降低,滞燃期缩短,燃烧持续期延长;与燃用B20相比,燃用K1B20和K2B20的压力曲线与瞬时放热率曲线形状以及燃烧特性参数基本相同.全负荷时,随生物柴油掺混比的增加,最高燃烧压力降低;燃用K1B20和K2B20的最高燃烧压力升高,对应的曲轴转角略有延迟,最大压力升高率峰值基本相同,对应曲轴转角延迟.燃用K1B20和K2B20对柴油机的输出功率影响不大,与B20相比,滞燃期与燃烧持续期略有缩短,排气温度有所降低.     

助燃剂对公交车用柴油机性能影响的研究

以1台公交车柴油机为样机,研究了普通柴油和不同助燃剂添加比例柴油应用于柴油机时的动力性、经济性、烟度和排放特性。试验结果表明,添加助燃剂基本不影响发动机的动力性和燃油经济性,但可以改善烟度和PM的排放,燃用不同助燃剂添加比例柴油的烟度和PM排放差别不大。助燃剂的添加使NOx和HC排放略有上升,但影响较小。     

LPG/柴油双燃料发动机排放特性的研究

分析了双燃烧发动机的燃烧放热规律，对直喷式柴油机燃用LPG／柴油双燃料的排放性能进行了研究，并与单用柴油的排放水平进行了对比，结果表明，发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响，与燃用柴油相比，燃用LPG／柴油双燃料其烟度排放有明显降低，CO排放在大负荷，高转速时较低，NOx的排放在中，小负荷时较低，其余工况CO，HC，NOx的排放明显提高。     

电喷高压共轨柴油机燃用生物柴油性能研究

通过实验研究了燃用生物柴油对电喷高压共轨柴油机的动力性、经济性和排放性的影响。结果表明,生物柴油B100和B20均可以有效降低PM、HC、CO和烟度排放,但是动力性下降、油耗率上升、NOx排放有明显增加;与柴油相比生物柴油B100的PM和DS(干碳烟)排放分别降低50%～70%、80%～85%,B20的PM和DS排放分别降低25%～35%、30%～40%。生物柴油B100和B20的NOx排放相比柴油上升5%～20%。     

柴油机应用非标柴油一二甲醚混合燃料的性能研究

对非标柴油—二甲醚混合燃料在柴油机上的应用进行研究.结果表明:燃用D50混合燃料柴油机动力性略有下降,但是排放性能大为改善,尤其是烟度;调整供油提前角对D50柴油机的动力性影响不大,供油提前角14°曲轴转角时柴油机的排放性能最佳;采用EGR技术可有效地降低NOx排放,但是在大负荷下加大废气引入量将会导致燃烧恶化,炭烟排...     

车用增压柴油机燃用不同掺混比生物柴油的试验研究

采用不同掺混比的生物柴油分别对两台进口增压中冷车用直喷式柴油机和一辆客车进行了经济性、动力性和排放特性台架试验及车辆道路试验。研究表明,纯生物柴油或生物柴油与柴油的掺混燃料可以有效地降低排放物HC、CO、PM和烟度,而动力性和油耗略有下降和上升,NOx排放有不同程度的增加。结果与分析还表明,在发动机不做任何改动和调整时,燃用B20(20％生物柴油)可以取得令人满意的结果。     

ZH1105W柴油机燃用生物柴油-柴油-甲醇的性能研究

为了研究生物柴油-柴油-甲醇微乳化燃料在柴油机上的应用,在一台ZH1105W直喷式柴油机上对微乳化燃料的燃烧特性、排放特性及发动机性能进行试验研究。结果表明:1)转速为1 500r/min时,与M0相比,M5与M10在小负荷下燃烧滞后且峰值参数对应曲轴转角滞后,峰值压力和压力升高率基本不变,但峰值放热率较高;大负荷下燃烧基本同时开始且峰值参数对应曲轴转角相同,峰值压力、压力升高率及峰值放热率较高。2)M5和M10的输出功率和扭矩比M0略低。3)在满负荷速度特性下,与M0相比,M5与M10碳烟排放明显降低,CO排放略有降低,NOx和HC排放基本不变。     

生物柴油应用试验研究

利用B100(纯生物柴油)、B50(50%体积生物柴油和柴油混合)、B20(20%体积生物柴油和柴油混合)等燃料分别对2辆配置了增压中冷车用直喷式柴油机的大客车进行了发动机排放特性试验和整车道路试验。试验结果表明,B100、B50和B20燃料均可以有效降低HC、CO、PM和烟度排放,但动力性下降、油耗率上升、NOx排放有明显增加;燃用B20燃料可以保证在降低排放的同时动力性、耗油率变化不大,因此该种掺烧方式比较适宜。     

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%。     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。     

燃油含硫量对柴油机排放特性影响的研究

在一台直喷式涡轮增压柴油机上分别燃用4种不同含硫量的柴油,研究了燃油含硫量对柴油机排放特性的影响.研究结果表明,随着燃油含硫量的降低,柴油机的HC、CO和烟度排放按所列顺序明显下降;NOx排放也随燃油含硫量的降低而下降,但变化很小;SO2排放随柴油机负荷的增加显著上升,随燃油含硫量的降低而显著下降,表明燃油含硫量与柴油机SO2排放之间有高度相关性.     

发动机燃用生物柴油对NO_x排放影响的试验研究

在一台涡轮增压直喷式柴油机上分别燃用生物柴油、掺混油和石化柴油进行试验,对滞燃期、燃烧始点、燃烧压力、燃烧温度、预混燃烧放热规律和扩散燃烧放热规律等燃烧参数对NOx排放的影响进行了研究。结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机滞燃期缩短,燃烧始点提前,最高燃烧压力增加,最高燃烧温度上升,预混燃烧累积放热率减小,扩散燃烧累积放热率增大;燃烧参数的变化是造成NOx排放升高的主要原因。     

酚类抗氧化剂抑制生物柴油氧化及对排放影响的试验研究

针对生物柴油氧化安定性较差、NO_x排放较高的问题,选用酚类抗氧化剂如迷迭香、茶多酚和丁基羟基茴香醚,分别添加到生物柴油中,测量了生物柴油在不同氧化时间下的过氧化值。在186F柴油机台架上,燃用添加不同抗氧化剂的生物柴油,测量了标定转速、不同负荷时的NO_x和HC排放。试验结果表明:与没有添加抗氧化剂的生物柴油相比,经过4 320h后,添加迷迭香的生物柴油过氧化值最大降低了0.028mol/kg,降幅近48%,生物柴油的氧化安定性得到明显改善;与B20调和生物柴油相比,添加迷迭香、茶多酚抗氧化剂的K1B20与K2B20调和生物柴油的HC排放的平均值有小幅升高,添加丁基羟基茴香醚的BHAB20调和生物柴油的HC排放平均降幅为25%;标定转速不同负荷时,添加抗氧化剂,NO_x排放均下降,在75%负荷时,添加迷迭香的K1B20相对B20的NO_x最大降幅为9.4%。3种抗氧化剂中,迷迭香抗氧化剂对于提高生物柴油氧化安定性和降低柴油机燃烧生物柴油NO_x排放的效果最好。     

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.     

CNG—柴油双燃料电控发动机试验研究

将高压共轨柴油机改装成CNG—柴油双燃料电控发动机,利用自行开发的快速原型控制系统来控制天然气的燃烧,保证天然气掺烧后发动机的动力性和燃用纯柴油时保持一致。分析了天然气掺烧替代率在不同负荷时对有效热效率和有害排放物(CO,HC,NOx)及烟度的影响。结果表明:天然气掺烧替代率可以达到80%左右;掺烧后的有效热效率在中低负荷时要低于燃用柴油,高负荷时和燃用柴油一致;掺烧后的烟度明显降低,HC排放明显升高。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。