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.     

发动机稳态工况下的生物柴油排放性能仿真研究

通过GT-Power建立了单缸直喷柴油机模型,并利用其中的PID控制实现了稳定工况的控制。通过改变喷油提前角和喷孔长径比2个参数的对比,研究了生物柴油与柴油的排放性能。仿真结果表明,使用生物柴油时其NOx浓度与碳烟浓度均低于柴油,因而其排放性能优于柴油。     

单缸柴油机燃用油酸甲酯乙醇混合燃料的性能

为了研究油酸甲酯乙醇混合燃料在柴油机上的应用,在一台单缸直喷柴油机上进行100％油酸甲酯（YSME）和5％无水乙醇＋95％油酸甲酯（E5）燃烧特性、经济性与排放特性对比试验,分析了柴油机燃用两种燃料时的燃烧压力、放热率、经济性和排放特性。结果表明,与YSME相比,发动机转速n为1500r／min、负荷Pme为0.531MPa时,E5最大燃烧压力和最大燃烧放热率均有所增加;在小负荷时,E5有效燃油消耗率和有效能量消耗率增加,在中等负荷时接近,在大负荷时略有减少;NOx与HC排放增加;碳烟与C0排放明显降低。     

电控高压共轨柴油机燃用生物柴油的试验研究

在1台电控高压共轨柴油机和装有该型号发动机的轿车上,进行不同掺混比生物柴油—柴油混合燃料的性能对比试验,分析了在不同转速和负荷下柴油机燃用不同掺混比混合燃料的动力性、经济性和排放性。研究结果表明:生物柴油与柴油相比,在2 200 r/min负荷特性下,有效能耗率减少,NOx排放增加较多,中小负荷炭烟排放基本相同,大负荷炭烟排放明显降低,中小负荷HC排放明显降低,大负荷HC排放基本一致,CO排放基本不变;在外特性下,功率略有增加,HC排放和炭烟排放均有所降低,CO排放和NOx排放增加。     

共轨柴油机燃烧纯生物柴油的试验研究

对一台国产涡轮增压直喷柴油机燃烧0#柴油和纯生物柴油的动力性、燃油经济性和排放性能进行对比试验研究。试验结果表明,在柴油机不进行任何调整的情况下,燃烧纯生物柴油会降低其动力性和燃油经济性,但可大幅度改善CO、HC和PM的排放性能。     

柴油机燃用生物柴油和柴油混合燃料的试验研究

在ZS1100直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油和柴油混合燃料与燃用0号柴油的对比试验研究。结果表明,柴油机燃用混合燃料的碳烟排放优于燃用0号柴油,燃油消秏率略高于燃用柴油,最大功率、最大扭矩、怠速稳定性与燃用柴油相当,表明生物柴油是柴油机一种理想的替代燃料。     

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。     

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。     

EGR率对燃用生物柴油的重型柴油机排放特性影响

研究了EGR率对燃用生物柴油的重型柴油机排放特性影响,并用气相色谱-质谱仪分析了燃用柴油和生物柴油时的SOF成份的差异。研究结果表明:燃用生物柴油结合EGR技术可以同时大幅度降低PM和NOx排放,未出现一般柴油机中NOx和PM之间此消彼长的关系;生物柴油同柴油的SOF组分无本质区别,主要成分均为烷烃,但生物柴油SOF中的酯类物质多一些。为进一步降低碳烟,在生物柴油的基础上配制了一种含氧混合燃料,结合采用EGR技术,在不使用排气后处理装置的情况下达到了我国重型柴油车第Ⅳ阶段排放法规的要求。     

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。     

生物柴油的排放特性试验研究

对一台轿车用柴油机燃烧低比例生物柴油的排放污染物进行了试验研究,分析了不同配比的生物柴油燃烧污染物随发动机转速、发动机负荷的变化规律.试验结果表明:生物柴油可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是烟度污染物;随着生物柴油掺混比例的增加,烟度和THC污染物的排放呈线性下降,而CO和NOx排放物的变化受发动机的转速和负倚影响很大.     

柴油机燃用乙二醇二甲醚—柴油混合燃料的排放试验研究

将乙二醇二甲醚作为一种含氧燃料,与柴油混合配制出不同比例的混合燃料,在1台单缸直喷式柴油机上进行排放对比试验,研究了在柴油中添加乙二醇二甲醚降低柴油机排放的机理,并分析了排放随发动机负荷变化的规律。研究结果表明,在柴油中添加体积分数为10%~20%的乙二醇二甲醚,可使柴油机热效率明显提高,燃烧持续期缩短,在中高负荷条件下,炭烟和CO排放大幅度降低,NOx排放稍有下降,HC排放基本不变。     

进气加氢柴油机排放性能的模拟研究

文中应用KIVA-3V程序对进气加氢柴油机的碳烟和氮氧化物排放进行了模拟研究。研究发现。在低负荷时,用等热值的氢气部分替代柴油后,碳烟和氮氧化物的排放比纯柴油降低;高负荷时,同样的方法使得碳烟排放随着替代率的增加先降低后升高。但一直低于纯柴油的排放,氮氧化物排放随着替代率的增加先升高后降低。但一直高于纯柴油的排放。     

喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

基于1台自然吸气的单缸柴油机,结合缸内三维燃烧仿真计算,研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下,直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,优化直喷喷油器的喷孔数,能影响直喷柴油的缸内分布,调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数,可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域,减少初始着火的位置,从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率,并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上,降低氮氧化物(NO_x)排放。随着乙醇预混比例的增大,喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大,由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。     

纯柴油、柴油/CNG两种燃烧模式下应用EGR的发动机性能研究

在一台单缸柴油机上加装天然气电控喷射系统，改造成柴油／CNG双燃料发动机。通过示功图、放热率、排放特性和经济性的实验与分析，研究了纯柴油和双燃料两种燃烧模式下应用冷却EGR的效果。研究表明：不管是纯柴油模式还是双燃料模式，使用EGR之后，NOx都有大幅度降低；纯柴油模式使用EGR之后，会带来碳烟排放的恶化，但是对于双燃料模式，当EGR比例在22％以内，负荷小于75％时，不会造成碳烟排放的恶化。随着EGR比例的增大，燃烧放热率曲线由双峰过渡到单峰形状，具有均质压燃(HCCI)燃烧过程的特征。     

生物柴油的喷油正时调整特性

在一台四缸涡轮增压柴油机上进行了不同喷油提前角时燃用生物柴油、生物柴油与柴油混合燃料和柴油的动力性、燃料经济性和排放特性对比试验.结果表明,对于BDO和BDG25混合燃料,喷油提前角提前2°时动力性最好;对于BD100燃料,原机的喷油正时动力性最好;随喷油正时提前,3种燃料比能耗减小、碳烟排放减少、NOx排放增大;在高转速时HC和CO排放基本不变.     

CO2缸内喷射对直喷柴油机燃烧排放特性的影响

在一台单缸直喷柴油机上用CO2喷射来模拟EGR,研究了CO2缸内喷射始点和喷射量对直喷柴油机燃烧和排放的影响.结果表明:CO2喷射始点提前时,燃烧始点推迟,NOx排放降低.与外部EGR类似,增大缸内CO2喷射量,也可明显降低NOx排放;但是碳烟排放先增大后减小.     

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。     

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。     

柴油废气重整柴油机工作过程数值模拟

柴油机的主要排放污染物是碳烟和NOx,柴油重整废气再循环（REGR）可降低NOx和碳烟排放。文章利用三维CFD软件FLUENT,模拟计算并对比分析了ZS195柴油机在原机和柴油废气重整2种情况下的气缸内部燃烧压力、温度、O2浓度、NOx浓度和碳烟浓度。结果表明：柴油废气重整后的气缸内部平均压力和平均温度升高,但是最高温度降低;气缸内部O2浓度降低;NOx排放和碳烟排放同时降低。