甲醇—异辛烷混合燃料滞燃期研究

对Curran的异辛烷详细化学动力学机理和Li的甲醇化学动力学机理进行了甲醇着火滞燃期特性对比研究,发现Curran异辛烷机理基本能反映甲醇的自燃着火过程。基于此,利用Curran异辛烷机理对甲醇—异辛烷混合燃料在初始温度为600 K~1 600 K、压力为1.0 MPa~4.0 MPa、当量比为0.3~1.5范围内的着火滞燃期特性进行了计算研究,分析燃料特性和初始条件对混合燃料滞燃期的影响。结果表明,初始温度对甲醇—异辛烷混合燃料的滞燃期影响较大,当初始温度增加时,滞燃期大幅缩短;部分掺醇混合燃料(掺醇率低于25%)中甲醇含量对燃料滞燃期的影响因温度范围的不同而不同,在850 K以下甲醇比率增加使混合燃料滞燃期延长,在850 K以上甲醇比率增加使其滞燃期缩短。     

高活性低辛烷值汽油压燃着火特性与表征燃料构建

为了解析汽油压燃（GCI）模式的燃烧排放特性,针对一种高活性低辛烷值汽油（HRG）开展了表征燃料设计研究。基于快速压缩机（RCM）平台,在有效温度690～920 K内,对该汽油燃料进行着火滞燃期试验;基于Chemkin软件对正庚烷/异辛烷（PRF）、正庚烷/异辛烷/甲苯（TRF）以及异己烷/正庚烷/异辛烷/甲苯（iso-HS）等3种表征燃料的滞燃期进行模拟。结果表明：与PRF及TRF相比,iso-HS呈现出更加显著的负温度系数（NTC）现象,且随着异己烷含量的提高,其负温度系数区域滞燃期变化幅度近似线性提高;组成为（按摩尔分数计）49.63%异己烷、18.30%异辛烷、26.29%正庚烷及5.78%甲苯的表征燃料iso-HS2具有更好的表征效果。     

甲醇—柴油混合燃料在共轨发动机上的燃烧和排放特性研究

在1台电控高压共轨增压发动机上,不改变原机结构,采用甲醇—柴油混合燃烧的方式,进行燃烧排放特性分析。结果表明:在相同转速下,发动机的当量燃油消耗率随负荷的增加而降低;随着甲醇含量增加,发动机的最高燃烧压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度都逐渐升高;中低负荷时,发动机的CO和HC排放随着负荷的升高而减小,燃用混合燃料时较燃用柴油略有升高,且甲醇含量越高升高越多;燃用混合燃料时发动机的NO_x和炭烟排放较燃用柴油时有所降低,且随着负荷的升高而增大。     

甲醇-汽油复合喷射发动机燃烧排放性能研究

为了研究不同比例甲醇和汽油混合燃料对发动机燃烧排放性能的影响,对1台1.4 L缸内直喷发动机加装了进气道喷射系统,改造为甲醇进气道喷射(MPI)+汽油缸内直喷(GDI)发动机,运用CFD技术建立该发动机模型,对不同甲醇热值替代比下的缸内混合气形成、燃烧和排放特性进行了研究。研究结果表明:在混合气形成方面,随着甲醇替代比的提高,缸内温度逐渐下降(但在点火时刻缸内温度下降趋势减缓),未蒸发燃料质量迅速增加。在缸内燃烧方面,提高甲醇替代比能够有效地加速缸内燃烧过程,提高缸内峰值缸压和峰值放热率,缩短滞燃期和燃烧持续期,使燃烧重心提前,但较高甲醇替代比下加速燃烧过程趋势减缓。在排放物生成方面,随着甲醇替代比的提高,NO_x排放逐渐增加,CO总排放量降低,但峰值CO量却呈现先增后减趋势,THC排放逐渐增加,其中大部分为未燃甲醇。     

柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

甲醇影响柴油着火的作用机理分析

通过AVL Fire软件建立了4B26柴油机的燃烧模型,并耦合甲醇-正庚烷的化学反应机理文件,研究了柴油机燃用甲醇-柴油混合燃料着火过程中,缸内温度、燃料浓度和中间产物的变化规律,并分别依据放热率、中间产物、温度的变化对滞燃期进行了计算。研究结果表明,在甲醇-正庚烷着火之前,与甲醇分解有关的中间产物中,CH_2O,H_2O_2,OH变化最显著,且中间产物浓度呈双峰走势;-7°～-5°范围内,与甲醇相比,正庚烷发生了明显的脱氢反应。正庚烷低温分解相关的主要基元反应中,生成CH_4,C_2H_4,C_3H_6的基元反应更容易发生。根据瞬时放热率、正庚烷脱氢、OH浓度、缸内温度场变化等方法确定的甲醇-正庚烷着火时刻分别为-7.2°,-7°～-5°,-2.4°,-5.8°。几种判断方法中,依据OH浓度变化判断的着火时刻较晚。     

废气再循环对高比例甲醇双燃料柴油机燃烧过程的影响

在4B26增压柴油机上,以进气管电控喷射的方式掺入甲醇,实现甲醇/柴油双燃料的燃烧。采用废气再循环技术拓宽高比例甲醇双燃料柴油机的工况范围,研究EGR对燃烧过程的影响规律。结果表明:适当的EGR率可以显著降低燃烧初期时的燃烧反应速度和加速度,缸内燃烧压力振荡明显减弱。随着EGR率的增加,甲醇/柴油预混合燃烧量减少,滞燃期缩短,燃烧持续期延长,燃烧最高温度降低;原甲醇/柴油双燃料燃烧放热以预混放热为主;引入EGR后,预混放热量减少,扩散放热量增加。随着EGR率的增加,放热率峰值降低;在相同工况下,保持掺混48%甲醇不变时,甲醇/柴油双燃料发动机的指示热效率随EGR率的增加而降低。     

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.     

新型复合含氧添加剂对柴油机燃烧特性的影响

分析了自行研制的新型复合含氧添加剂(记为FHYJ)的理化特性,在车用BJ493Q柴油机上进行了燃用FHYJ掺烧比例为9%的FHYJ—柴油混合燃料的试验,测量了缸内压力、压力升高率和放热率。比较和分析了燃用柴油和FHYJ—柴油混合燃料的燃烧特性,探讨了添加剂和混合燃料对柴油机滞燃期、预混合燃烧期、扩散燃烧期以及燃烧持续期等参数的影响。结果表明,在柴油机不作任何改动的前提下,掺烧FHYJ清洁燃料复合含氧添加剂,缸内压力、压力升高率和放热率在低负荷下均与原机基本相当,在中、高负荷有所下降,滞燃期、预混燃烧期均较原机延长,扩散燃烧期和燃烧持续期均较原机缩短,且其变化程度均随负荷的增大而增大。     

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.     

基于BP神经网络预测正庚烷-乙醇混合燃料自燃温度

正庚烷-乙醇混合燃料的自燃温度对研究反应控制压燃(RCCI)具有重要的参考意义。采用BP神经网络预测正庚烷-乙醇混合燃料自燃温度,该神经网络模型以正庚烷掺混比、当量比和进气压力为输入,自燃温度为输出,单层隐含层有16个节点时迭代过程均方误差和训练状态梯度均最小。研究结果表明:对神经网络模型训练、验证、测试的线性系数和全局线性系数R分别为0.997 78,0.997 9,0.994 92和0.997 33,预测精度较高;验证了该神经网络模型对正庚烷掺混比、当量比和进气压力变化的泛化能力,预测值与试验值的误差均在允许范围内,因此本模型得到的预测值与试验值具有良好的一致性。     

气口喷射惰性添加剂的正庚烷HCCI燃烧过程的研究

在单缸发动机上对气口喷射多种惰性添加剂(甲醇、乙醇、异丙醇和MTBE)对正庚烷HCC I燃烧的影响进行了比较,结果表明,甲醇对着火抑制效果最显著,但是综合分析热效率和排放等因素,乙醇最佳。接着对乙醇着火控制机理进行了详细的试验研究和化学动力学分析。对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于乙醇的比例。     

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。     

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。     

内燃机燃料化学动力学机理的研究进展

综述了国内外构建甲醇、乙醇、正庚烷(替代柴油)、异辛烷(替代汽油)、癸酸甲酯(替代生物柴油)等内燃机燃料详细化学动力学机理的研究进展.介绍了国际燃烧学界和反应动力学界对复杂反应体系的反应机理进行简化处理的主要方法,以及运用这些方法所取得的研究成果,比较分析了不同机理简化方法的理论基础和优缺点.鉴于代用燃料常采用掺烧方法...     

一种基于HCCI模式的参比油简化机制及其验证

引入数值模拟精度的定义,采用两组分参比油模拟了HCCI发动机点火过程,对Youngchul Ra和Rolf D. Reitz提出的正庚烷与异辛烷氧化过程进行敏感性分析及优化处理,对H.J.Curran的详细反应机理进行数值验证,在验证范围(初始温度530~600 K,当量比0.3~0.8,压缩比12.5~28)的大部分区域内,优化后简化模型的数值模拟结果满足一级精度。利用HCCI发动机的三维CFD耦合化学动力学模型,模拟缸内燃烧流动过程,得到缸内压力及中间产物和燃烧相位的关系,计算结果与试验结果吻合较好。     

柴油-酒精混合燃料发动机的性能研究

在分析柴油—酒精混合燃料物理化学特性的基础上，研究了不同混合比例的柴油—酒精混合燃料发动机的性能。研究表明：柴油醇燃料发动机的有效燃油消耗率较柴油机的升高，而有效能耗率有一定程度的降低；发动机的碳烟排放明显降低，在保持同样排温的前提下，其功率有一定程度的升高，尾气排放明显降低；柴油机使用混合燃料后，滞燃期延长，燃烧持续期缩短。在采用推迟供油的条件下，柴油—酒精混合燃料发动机的尾气排放性能可以得到较大幅度的提高。     

2-甲基呋喃及其与异辛烷掺混燃料喷雾的微观特性研究

第二代生物燃料2-甲基呋喃(MF)由于其独特的物理化学性质受到学者们的广泛关注,研究MF以及它的掺混燃料在不同条件下的雾化效果也显得尤为重要。利用相位多普勒技术(PDPA),在不同喷射压力、环境温度、环境背压下,研究了MF、异辛烷以及两者等体积掺混燃料MF50喷雾的粒径与速度分布规律。结果表明:测试燃料的喷雾粒径整体分布呈现油束中心大,两端小的对称分布。微粒速度随环境背压的增加而降低,并且在低背压下速度为双峰分布,高背压下则是单峰分布。随着环境背压的增大,异辛烷粒径不断增加,MF粒径先减小再增加。