生物柴油微粒排放特性试验研究

利用申克动态试验台和静电低压撞击器,对普通柴油机在不同工况下分别燃用柴油(D)、生物柴油(B100)和体积分数分别为20％的生物柴油和80％的柴油混合燃油(B20)时微粒排放的总量和粒径分布进行了研究.结果表明,燃用3种燃油时柴油机排放微粒的浓度均为单峰的对数正态分布,且在低转速下燃用B100时排放的微粒浓度远高于燃用D和B20时的浓度,在高转速下燃用B20时排放的细小颗粒物(粒径＜0.05μm)明显高于其他2种燃油.     

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。     

高压共轨柴油机燃用F-T柴油的性能与排放特性试验研究

研究了高压共轨柴油机分别燃用国Ⅲ柴油、纯F-T柴油和两者混合油共6种燃油时性能和排放特性。进行了外特性和稳态ESC与瞬态ETC排放试验,并对颗粒物中的可溶性有机物(SOF)和多环芳烃(PAHs)两种成分进行了分析。试验结果表明:随着燃料中F-T柴油比例的提高,发动机输出转矩增大,燃油经济性提高;而稳态和瞬态循环下,CO、NOx、颗粒物和颗粒物中的SOF和PAHs均降低。     

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%。     

燃用不同柴油替代燃料的柴油轿车经济性分析

通过NEDC循环试验和道路试验,对柴油轿车燃用市售柴油(国Ⅱ柴油、沪Ⅳ柴油)、柴油与生物柴油混合燃料BD10和天然气合成燃料GTL进行试验,比较它们的燃油经济性。结果表明:在NEDC循环试验中,燃用BD10和GTL时的100km油耗比燃用市售柴油时分别升高3.06%和1.93%;在道路试验中,燃用BD10和GTL时的100km油耗比燃用市售柴油时分别升高2.23%和4.46%。     

柴油轿车燃用混合燃料道路颗粒物排放测试

在一辆柴油轿车上分别燃用纯柴油(D100)及其与体积分数10%的生物柴油、丁醇、天然气制油和煤制油混合而成的4种替代燃料(BD10、Bu10、G10、C10),采用EEPS颗粒物粒径分析仪进行了实际道路颗粒物排放试验。结果表明:试验车辆燃用4种混合燃料的颗粒物排放均比燃用纯柴油有所降低;燃用BD10和Bu10引起大粒径颗粒物排放量降低,燃用G10和C10则使各粒径范围颗粒物排放量整体降低;与D100相比,燃用BD10、Bu10、G10和C10时的全程颗粒物数量排放率分别降低了13.23%、29.28%、26.72%和1.89%,全程颗粒物质量排放率分别降低了25.93%、30.61%、17.16%和11.41%。     

生物柴油和柴油直喷喷雾特性试验研究

应用单孔喷油器结合高速摄影技术研究了B5生物柴油和京标-10号柴油在不同喷油压力、环境温度和燃油温度条件下的喷雾特性,喷雾参数包括喷雾形态、喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度和喷雾锥角.结果表明:两种燃油的喷雾贯穿距随时间几乎呈线性变化,喷射初期喷雾贯穿速度较大,且随着喷油压力的增加喷雾贯穿速度增加;随着时间的推移(油束的发展),喷雾贯穿速度逐渐下降,且较高的喷油压力下,喷雾贯穿速度下降趋势更加明显;在喷油压力和燃油温度相同时,随着环境温度从25℃升高到350℃,喷雾过程中的最大喷雾贯穿速度更大,且120 M Pa喷油压力下,最大喷雾贯穿速度可达400 m/s.在相同条件下,B5生物柴油油束蒸发持续时间较京标-10号柴油更长,表明生物柴油的加入使得B5生物柴油的沸点升高,相同温度下蒸发能力变差.比较相同条件下B5生物柴油和京标-10号柴油喷雾锥角,京标-10号柴油的喷雾锥角略大,这是由于京标-10号柴油黏度较小,液滴间作用力小,使得喷雾锥角增大.     

燃用生物柴油的柴油乘用车颗粒物排放特性

以帕萨特柴油乘用车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪,研究燃用国Ⅳ纯柴油、纯生物柴油,以及生物体积比分别为5%、10%、20%和50%的柴油―生物柴油混合燃料的颗粒排放特性。结果表明,不同车速下,颗粒物数量及质量排放因子随车速的增加而增加;当车速在60km/h及以上时,颗粒物数量排放因子随生物柴油掺混比例的增加而迅速变大;减速时,颗粒物数量排放因子先出现一个波峰,然后下降;随生物柴油掺混比例的增加,聚集态颗粒物数量排放下降,核态颗粒物数量排放上升,且峰值向减小粒径方向移动。     

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.     

柴油/生物柴油/乙醇三元混合燃料最佳掺烧比的研究

运用均匀设计研究柴油/生物柴油/乙醇混合燃料的最佳掺烧比,建立以NOx、燃油消耗率、烟度为评价指标的二次多项式模型,确定基于评价指标单独优化及综合优化的最佳掺烧比。结果表明,以NOx为优化目标,综合考虑所有工况,生物柴油的掺烧比例与乙醇的掺烧比例应当成反比,柴油/生物柴油/乙醇最优掺烧比为0.85/0.05/0.1。以燃油消耗率为优化目标,综合考虑所有工况,随着生物柴油比例的增加燃油消耗率先减少后增大,随着乙醇比例增加燃油消耗率增大,柴油/生物柴油/乙醇最佳掺烧比为0.72/0.23/0.05。以烟度为优化目标,综合考虑所有工况,随着生物柴油比例的增加烟度先减少后增大,随着乙醇比例增加烟度增大,柴油/生物柴油/乙醇最佳掺烧比为0.74/0.21/0.05。以综合为优化目标,柴油/生物柴油/乙醇最佳掺烧比为0.75/0.25/0.05。     

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。     

生物柴油改善柴油机炭烟和噪声的试验研究

在高原环境(81 kPa)下,4100QBZL增压中冷柴油机分别燃用生物柴油体积分数为0％,10％,30％,100％的4种生物柴油—柴油混合燃料,进行了动力性、炭烟排放和表面辐射噪声的试验研究.结果表明:随着掺烧生物柴油比例的增大,发动机的动力性略有下降,炭烟排放明显降低,排气温度有所下降,表面辐射噪声略有降低.     

柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性试验研究

采用高分辨率数码照相机对柴油与柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性进行了对比研究。结果表明,随着生物柴油掺混比的增大,燃料黏度增大,喷雾锥角变小,Sauter平均直径增大。与MB24相比,柴油的相对尺寸范围和发散边界较大,因此其Sauter平均直径比MB24混合燃料的略大。由于乙醇的稀释作用,改制油MB24的Sauter平均直径最小,雾化质量明显改善。从喷雾液滴尺寸的数目分布可以看出,所有燃料的曲线峰值均位于14μm处,小颗粒液滴较多。随着生物柴油掺混比的增大,曲线峰值下降,下降趋势均匀平缓,说明燃料黏度的增大将使雾化油滴的尺寸分布渐趋均匀。从液滴尺寸的累积体积分布可以看出,随着生物柴油掺混比的增大,达到某一累积体积的油滴直径增大,说明大颗粒油滴增多。     

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.     

部分加氢生物柴油改善柴油机的燃烧与排放

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%,NOx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%,NOx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。     

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%。     

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...     

柴油出租车燃油经济性试验研究

为研究柴油出租车的燃油经济性,针对某柴油出租车制定了燃油消耗量试验方案并进行了道路试验.试验结果表明,在实际运营条件下,该柴油出租车平均百公里油耗为7.71 L/100 km.与相同排量汽油出租车相比,该柴油出租车平均每年每辆车可节省燃油4 649.78 L,节省燃油费用36 148.66元,分别节省29.52％和30.84％,节油效果显著.     

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.