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。     

柴油机燃用二甲醚及采用排气再循环同时降低碳烟和ＮＯx排放的研究

本文对单缸直喷柴油机燃用二甲醚及采用排气再循环同时降低碳烟和ＮＯx排放进行了研究，结果表明：与燃用柴油相比，发动机燃用二甲醚可以实现无烟燃烧，ＮＯx降低３０％，未燃碳氢和ＣＯ排放有所下降。采用排气再循环（ＥＧＲ）在不增加未燃碳氢。     

对燃用植物系生物燃料的柴油机性能及排放性能的研究

部分国家采用从废弃食用油中制取的酯化燃料作为柴油机的代用燃料,但这种代用燃料会产生黑烟或白烟,同时还会影响发动机的起动性能。由于生物燃料属含氧燃料,因此也担心在批量使用时会产生醛类物质等含氧有害物质。探讨了在低温下燃料析出固态物质的原因,以及生物燃料生成醛类物质的趋势,并在1台柴油机上,用3种生物燃料和柴油进行试验研究,比较各自的排放性能,同时明确脂肪酸组成对排放性能的影响。当饱和脂肪酸的比例升高,浊点和析出点也会上升,同时浊点与析出点之间具有明显的相关性。采用油酸甲酯时,醛类排放物在400℃时开始增加,而在低温范围内其生成数量较少。相比柴油,燃用甲酯燃料时,氮氧化物的排放会有所增加,而未燃碳氢化合物、一氧化碳及烟度均呈下降趋势。     

柴油机燃用二甲醚及采用排气再循环同时降低碳烟和ＮＯx排放的研究

本文对单缸直喷柴油机燃用二甲醚及采用排气再循环同时降低碳烟和ＮＯx排放进行了研究，结果表明，与燃用柴油相比，发动机燃用二甲醚可以实现无烟燃烧，ＮＯx降低３０％，未燃碳氢和ＣＯ排放有所下降，采用排气再循环（ＥＧＲ）在不增加未燃碳氢、ＣＯ和ＣＯ２、恶性发动机热效率的前提下进一步降低ＮＯx排放。     

柴油机代用燃料排放性能比对试验方案的选择

柴油机在燃用不同燃料时,其动力性能、排放性能、经济性能有很大区别。为研究代用燃料对柴油机排放性能的影响,必须设计出合理的对比试验方案。文中通过对样机燃用不同燃料的实际试验,研究分析各类试验方案的合理性,从而确定柴油机代用燃料排放性能对比试验的方案。     

新型含氧混合燃料对柴油机燃烧和排放的影响

进行了丙二醇单丙醚(PGPE)/乙二醇二甲醚(EGDE)混合物用作柴油机含氧燃料的研究,对比了柴油机燃用柴油、PGPE/EGDE体积分数分别为15%和25%的混合燃料时的燃烧和排放特性。试验表明PGPE/EGDE混合燃料的燃烧特性与0号柴油相比,滞燃期、燃烧持续期和热效率等差异较小,最高燃烧压力小幅下降;显著降低柴油机中高负荷时的碳烟和CO排放,降幅分别可达73.9%和37.5%,NOx排放无显著变化,但HC排放增加。     

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。     

含氧燃料DMC在公交柴油车上的应用研究

DMC具有含氧量高、沸点高、与柴油互溶性好等特点，特别适合作为柴油机的燃料添加剂。系统论述和研究了有关柴油机燃用含氧燃料的一些关键技术问题，并进行了含氧燃料柴油发动机的台架性能试验和实车动力性测试试验。13工况表明，含氧燃料添加剂可大幅降低PM排放量，且不会导致CO、HC和NO，排放浓度的增加，在某些工况下，甚至还有所下降。     

柴油—生物柴油—乙醇发动机烟度与微粒排放特性研究

通过发动机台架试验,研究了燃用柴油—生物柴油—乙醇混合燃料(BE-D)、柴油时的烟度和微粒的排放规律。结果表明:BE-D燃料相比柴油自由加速烟度低18%,中高转速全负荷下的排气烟度低36%~56%;BE-D燃料相比柴油的微粒排放在中高转速、大负荷下低43%~58%,但低速下由于有机碳氢微粒的排放量增加,BE-D燃料的排气微粒浓度较柴油高。     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

DOC+POC对发动机燃用柴油与B20排放颗粒的净化性能研究

对一台车用高压共轨直喷式柴油机,分别燃用纯柴油和B20燃料,在未加装后处理装置的原机和加装柴油机氧化催化器与颗粒氧化催化转化器(DOC+POC)后处理装置的两种状态下,利用EEPS颗粒粒径谱仪,测试其排气颗粒数量排放及其粒径分布。结果表明:未加装后处理装置时,燃用B20燃料的核态颗粒数量排放略高于柴油;而聚集态颗粒的数量排放则低于柴油;加装DOC+POC后处理装置后,排气颗粒数量排放明显下降,颗粒净化效率存在两个较高的峰值,一个在粒径10nm附近的核态颗粒区域,另一个在粒径300nm附近的聚集态颗粒区域。燃用B20燃料时,总的来说排气颗粒数量排放低于柴油,一DOC+POC对多数工况下颗粒的净化效率明显高于柴油。     

乙醇-柴油-汽油混合燃料的燃烧与排放特性

以汽油为助溶剂配制出均匀稳定的乙醇-柴油-汽油混合燃料,对比分析了单缸四气门135柴油机燃用不同配比混合燃料时的燃烧与排放特性,同时研究了燃用混合燃料时供油提前角变化和使用HL伞喷油嘴对柴油机性能的影响.结果表明:柴油机燃用适当配比的乙醇-柴油-汽油混合燃料,动力性、经济性基本保持不变,碳烟和NO2排放显著降低;着火滞燃期延长,缸内平均温度下降,燃烧速率加快,燃烧持续期缩短;当使用HL伞喷油嘴燃用E20G15燃料时,着火滞燃期进一步延长,油气混合速率和混合气均匀度明显提高,在整个工况范围内,气缸压力和缸内平均温度均较低,碳烟和NO2排放同时降低,其燃烧过程具有明显的热预混合燃烧特征.     

甲醇柴油发动机循环变动与排放的关系研究

通过在4100BZL增压柴油机上燃用0号柴油和甲醇柴油混合燃料(M5,M10和M15),研究了不同比例甲醇柴油在中高转速时对柴油机循环变动率和NOx排放的影响。结果表明:中高转速时,随甲醇添加比例的增加,发动机燃用3种混合燃料的最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率逐渐增加。发动机燃用4种燃料的平均指示压力循环变动率均较低,燃烧始点循环变动率较高。发动机燃用3种混合燃料最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率的规律与NOx排放规律相对应。     

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.     

GTL燃料发动机的性能及排放特性

进行了柴油机燃用柴油、天然气制油GTL燃料及GTL-柴油混合燃料(GTL燃料体积分数分别为10％和20％)的外特性、负荷特性和ESC十三工况试验,研究了柴油机燃用GTL燃料的动力性、经济性和排放特性.试验结果表明:与燃用柴油相比,随着GTL燃料比例的增大,柴油机排放逐渐降低.燃用GTL燃料时的外特性功率和扭矩与柴油相当...     

浸车温度对WLTC中轻型车油耗的影响

针对即将实施的新油耗测试循环,采用不同的浸车温度,在底盘测功机上对一台满足国六排放标准的车辆进行WLTC(World-wide Harmonized Light-duty Test Cycle,全球统一轻型车测试循环)油耗测试。重点分析了WLTC中第一阶段中决定待测车辆油耗的3种排气污染物二氧化碳、一氧化碳和未燃碳氢的排放。结果表明,随着测试循环的进行,车辆运行状况趋于稳定,不同浸车温度条件下排气污染物的生成量也趋于相近,不同浸车温度对二氧化碳、一氧化碳和未燃碳氢3种排气污染物以及油耗的影响差异主要体现在低速段,除此之外,相比于二氧化碳在整个低速段持续大量生成,一氧化碳和未燃碳氢则主要在冷启动后、测试循环开始20s左右达到峰值。研究发现,相同试验条件下,采用较高浸车温度(26℃)比采用较低浸车温度(23℃)更有利于轻型车在WLTC中的油耗测试。     

CNG汽车的试验研究

对58辆改装后的CNG／汽油两用燃料汽车，在相同试验条件下，分别燃用汽油，CNG时的动力性，燃料消一及排放等进行对比试验，可以看出，改装后的CNG汽车其燃用CNG时加速性能与燃用汽油相比下降较大，但燃料消耗量有所下降且怠速排放明显下降，同时，就在试验中存在的问题进行了讨论。     

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。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

汽油/CNG双燃料发动机的试验研究

将HH368Q汽油机改装成汽油/CNG双燃料发动机,在相同试验条件下,分别对燃用汽油和CNG时的动力性和排放性能进行对比试验,结果表明,改装后的发动机燃用CNG时比燃用汽油时的动力性下降13%;在怠速和中、小负荷工况时排放却比燃用汽油时有明显下降。同时,还对三元催化反应器对燃用CNG时的催化效率和CNG作为代用燃料时发动机存在的问题进行了讨论。