燃料特性对柴油机排放微粒粒度分布的影响

利用微粒粒径分析仪进行测试,以研究不同理化特性的燃料对直喷式柴油机微粒排放粒度分布的影响规律,分析了柴油机微粒排放粒度分布特征。结果表明,柴油机的微粒排放大部分在1μm以下,以粒径50nm为分界,基本可以分为核态和积聚态两种。测试中微粒粒数浓度随着稀释比的增加而加大,同时微粒分布趋向核态。与转速相比,负荷变化对微粒粒度分布的影响较大,随着负荷的增大,核态PM所占比例减小。与欧Ⅲ柴油相比,生物柴油燃料核态微粒较多,积聚态微粒较少。天然气合成柴油燃料的核态和积聚态微粒浓度均低于欧Ⅲ柴油燃料,但其积聚态微粒浓度高于生物柴油燃料。     

燃用费托柴油对国Ⅳ柴油机性能的影响

针对某高压共轨柴油机,进行了分别燃用国Ⅳ柴油、70％国Ⅳ柴油与30％费托柴油混合油以及纯费托柴油的外特性试验和ESC排放试验,研究了3种油样对柴油机动力性、经济性和排放性的影响.结果表明,随着燃料中费托柴油比例的提高,发动机动力性有所恶化,但燃油经济性逐渐提高;CO、NOx、PM以及温室气体CO2排放明显降低,但下降程度并不与掺混的费托柴油比例呈线性关系.     

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.     

汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及超细微粒排放的影响

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料的燃烧和排放特性进行试验研究,分析不同汽油掺入比例对发动机的燃烧过程和微粒排放粒度分布的影响规律。结果表明,燃用汽油/柴油混合燃料改善了燃料的挥发性,有助于加快油气混合,增大预混合燃烧量,显著降低排气烟度,但会导致NO_x排放增加,在较大负荷工况下更为明显。引入适当的废气再循环,可同时降低NO、和微粒排放。随汽油掺入比例的增加,燃烧持续期缩短,有利于改善燃烧定容性,配合EGR、喷油参数等燃烧边界条件的控制,合理匹配燃烧相位,有利于提高发动机热效率。但过大的汽油掺入比例易导致燃料着火性变差,滞燃期延长,燃烧相位过于推迟,热效率有所降低。燃用汽油/柴油混合燃料时,微粒数量浓度分布曲线中核态微粒与积聚态微粒数量浓度峰值均向小粒径方向移动。随着负荷的增加,预混合燃烧量减少,汽油掺入比例对微粒排放浓度的影响加大。在中等负荷工况下,汽油掺入比例在40%以上的混合燃料能够有效降低积聚态微粒数量浓度。     

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。     

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/乙醇混合燃料的性质及对发动机性能的影响

研究了不同掺混比例的柴油/乙醇(C2H5OH)混合燃料的相溶问题,分析了柴油/C2H5OH混合燃料对发动机动力性和经济性的影响,并结合13工况下试验结果分析了混合燃料对发动机HC和微粒(PM)排放的影响。实验结果表明,助溶剂可有效解决柴油的相溶问题,燃料较低的十六烷值是造成小负荷下HC和PM中可溶性有机物(SOF)排放恶化的主要因素。     

燃油含硫量对柴油机微粒排放影响的研究

选择两台涡轮增压柴油机,一台在发动机试验台上进行ECE R-49试验,另一台4缸、直喷共轨、2 L排量的柴油机装车在汽车底盘测功器上进行NEDC试验,研究了含S量对柴油机PM排放的影响。结果表明,柴油中的含S量对柴油机PM排放有很大影响,减少柴油含S量能直接降低柴油机的PM排放。     

共轨柴油机燃用柴油-异丙醇混合燃料的燃烧与排放特性

在1台高压共轨柴油机上研究了柴油-异丙醇混合燃料的燃烧与排放特性。结果表明：在不同发动机负荷和不同EGR率下,与柴油相比,柴油-异丙醇混合燃料的滞燃期明显延长,预喷燃料峰值放热率增加,主喷燃料峰值放热率略有降低,中高负荷下扩散燃烧强度明显增加,峰值缸内平均温度增加;NO_x排放略有增加,炭烟排放、颗粒物数量浓度和体积浓度均显著降低。与燃用柴油相比,柴油-异丙醇混合燃料联合EGR可以同时降低NO_x和颗粒物排放。     

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。     

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。     

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。     

日产柴商用车新动向--电控共轨系统与新型废气后处理装置

日产柴油机公司为适应日本新短期排放法规,2004年车型(中型、普通型货车)搭载了新型发动机,并且获得日本国土交通省的超低微粒(PM)排放柴油机车认定制度"4星级".其中降低柴油车排放污染物的重要措施,包括采用冷却EGR(Cooled EGR)与高压共轨技术,并设置Super PM Cleaner(日产柴开发的微粒捕集器)作为标准装备,按照日本2000年柴油微粒(PM)排放物基准降低了85%.     

单缸柴油机掺烧不同比例甲醇混合燃料的仿真研究

对单缸直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机动力性、经济性、燃烧特性以及排放性的影响进行了仿真研究。研究结果表明,在柴油机基本结构和参数不作改动的情况下,随着混合燃料中甲醇添加比例的增大,柴油机的动力性有所下降,燃油消耗明显上升,NOX和CO排放量下降幅度较大;甲醇-柴油混合燃料的燃烧特性得到改善,具有较高的燃烧热效率。     

聚甲氧基二甲醚对轻型柴油机排放特性的影响

为了降低柴油机的颗粒排放,将聚甲氧基二甲醚(PODE)按照体积分数10%,20%和30%掺混于柴油中,制备出柴油-PODE混合燃料(记为P10,P20和P30),在一台轻型柴油机上对柴油-PODE混合燃料进行了燃烧和排放特性试验研究,并采用热重方法分析了混合燃料的挥发性与氧化特性。结果表明:P10,P20和P30在常温下都具有良好的稳定性,在0~5℃区间PODE掺混比例高于20%将出现浑浊现象,混合燃料的黏度随着掺混比例增加与温度升高而逐渐下降;随PODE掺混比例的增加,混合燃料的活化能下降,综合燃烧指数提高,P10,P20和P30的起始失重温度相对于柴油分别降低了3.3,4.3,5.3℃,起始燃烧温度分别降低了9.4,17.8,24.2℃;柴油机燃用柴油-PODE混合燃料时,随着PODE掺混比例的增加,滞燃期缩短,放热率曲线和压力升高率曲线向前偏移,缸内最高压力提高;在标定工况下,燃用P10,P20和P30的烟度较燃用柴油分别降低了26.1%,31.2%和34.8%,颗粒物较柴油在各粒径下的质量浓度均有不同程度降低,且分布峰值向小粒径偏移。     

混合燃料的含氧量对改善柴油机排放的试验研究

在一台S1100A2型单缸柴油机上,通过在柴油中添加乙醇、甲缩醛(DMM)、碳酸二甲脂(DMC)等3种含氧添加剂,研究了在常用工况下混合燃料的含氧量对柴油机排放特性的影响。试验结果表明,含氧混合燃料可以有效改善柴油机的烟度和CO排放,在大负荷下尤为明显,而对NOx和HC的排放影响较小。     

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。     

预喷射对生物柴油发动机燃烧及排放特性影响研究

研究了不同预喷条件下满足国Ⅴ排放的高压共轨柴油机燃用混合燃料BD20（含80％体积分数的国Ⅴ柴油和20％体积分数的餐饮废油制生物柴油）的燃烧及排放特性。结果表明：采用预喷射后滞燃期有所缩短,燃烧持续期有所增大。相比于预喷间隔,预喷油量对滞燃期及燃烧持续期的影响更为显著;预喷射显著减小了主燃烧的压力升高率,改善了燃烧的剧烈程度,且低负荷取较小预喷间隔、高负荷取较大预喷间隔效果较优;采用预喷射后NO x 排放均有所降低,大部分预喷射条件下PM 排放有所增加,各负荷均存在着较佳预喷射方案,可以同时改善NO x 及PM 排放。     

车用发动机燃用生物柴油的颗粒数量排放

研究了车用电控共轨柴油机燃用生物柴油燃料的排放特性,重点探讨了排气颗粒数量的尺寸分布及浓度特性。所用4种燃料分别为纯柴油、纯生物柴油、生物柴油掺混体积配比分别为10%和20%的B10、B20混合燃料。结果表明:与柴油相比,使用B10和B20燃料的气态排放变化较小,纯生物柴油的HC和NOx排放有明显变化。柴油机排气颗粒数量的尺寸分布呈现单峰或双峰对数分布。生物柴油降低了聚集态颗粒的数量浓度,同时增加了核态颗粒的数量浓度。随着生物柴油配比的增加,发动机排气颗粒总数量浓度大都呈持续上升趋势,在高负荷下更为明显。但在低负荷燃用低配比生物柴油燃料时,聚集态颗粒数量的影响变大。     

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。