乙醇柴油混合燃料发动机特性研究

在ZS195柴油机上,研究了掺烧比分别为0％、5％、10％、15％和20％的乙醇柴油混合燃料对发动机动力性、经济性及排放特性的影响。结果表明在发动机结构与技术参数不变的条件下燃用混合燃料,动力性能在中小负荷时升高,大负荷时降低;燃油消耗率有所升高;发动机的碳烟排放和NOx排放降低,HC和CO的排放增加。最后,通过模糊综合评价方法得出最佳的乙醇掺烧比为15％。     

掺醇燃料柴油机燃烧与排放特性研究

为降低柴油机炭烟排放,在柴油中掺入正戊醇与甲醇形成三元混合燃料,在一台电控高压共轨柴油机上测试了不同喷油时刻下的燃烧及排放特性.结果表明:纯柴油掺入正戊醇与甲醇之后,混合燃料的有效燃油消耗率增加,但有效热效率增大;CO及HC排放增加;炭烟排放明显降低,混合燃料的NO_x排放增加.     

喷雾特性对生物柴油燃烧和排放特性的影响

在手压泵试验台上进行了生物柴油与柴油的喷雾对比试验,在一台单缸直喷柴油机上进行了生物柴油与柴油燃烧和排放性能对比试验.分析了燃料喷雾特性的液滴粒径尺寸分布和特征参数,研究了燃用生物柴油与柴油燃烧和排放规律的差异及其本质原因.研究结果表明:与柴油相比,生物柴油喷雾锥角小,粒子总数少,小直径粒子比例低,最大粒子直径大;在转速为1 500 r*min-1与平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别降低了1.91%、30.10%和29.32%,生物柴油燃烧持续期长于柴油;在转速为1 500 r*min-1时,燃用生物柴油HC、CO和烟度排放平均分别降低17.17%、26.73%和37.85%,NOX排放平均增加21.93%.     

柴油公交车燃用不同替代燃料的排放特性

采用OBS-2200车载排放检测系统,分析了柴油公交车实际道路工况的气态排放特性.使用的燃料分别为纯柴油、天然气制油(GTL)与生物柴油,道路工况主要包括市区主干道、次干道和快速路.分析结果表明:公交车燃用各类燃料的CO、HC、NOx和CO2的道路瞬时质量排放率均与瞬态车速变化有良好的跟随特性.公交车燃用各种替代燃料的气态污染物质量排放率随车速增加总体呈上升趋势,其中HC和CO2的质量排放率随车速增大,基本呈线性增加趋势,CO和NOx的质量排放率在中低车速区域随车速上升呈现增加趋势,而在高车速区域有所降低.与主干道、次干道相比,公交车在快速路上燃用各种燃料的气态污染物的排放因子都是最低的.与纯柴油相比,不论是质量排放率还是排放因子,生物柴油和GTL柴油的CO和HC排放都有所下降,且生物柴油的降幅更大一些.从全路况范围来看,纯生物柴油的CO和HC排放最低,纯生物柴油的NOx排放要高于柴油.全路况下,纯天然气制油、体积比为20％天然气制油、体积比为20％生物柴油的CO2排放要低于纯柴油,但纯生物柴油的CO2排放要高一些.     

B10餐厨废弃油脂制生物柴油公交车应用性能

以国三和国五公交车为研究对象, 对其燃用柴油与B10餐厨废弃油脂制生物柴油进行了应用研究, 以柴油为参照, 分析了B10餐厨废弃油脂制生物柴油对公交车动力性、燃油经济性、排放性与可靠性的影响。研究结果表明: 国三与国五公交车使用B10餐厨废弃油脂制生物柴油的最高车速、直接挡25~70 km·h^-1全油门加速时间、0~70 km·h^-1全油门起步加速时间等动力性能与柴油相当; B10餐厨废弃油脂制生物柴油国三、国五公交车HC、CO、PM和固态PM2.5数量排放低于柴油, 其中HC分别降低7.1%、11.1%, CO分别降低9.2%、8.0%, PM分别降低36.8%、8.4%, 固态PM_2.5数量分别降低4.7%、23.5%;B10餐厨废弃油脂制生物柴油对国三、国五柴油公交车NO_x排放影响存在差异, B10国三公交车的NO_x排放比柴油增加7.9%, 但B10国五柴油公交车NO_x排放降低11.2%;在16个月的试验应用期间, 柴油公交车燃用柴油与B10餐厨废弃油脂制生物柴油的月平均百公里油耗随时间变化趋势一致, 受夏季使用空调的影响, 公交车在夏季(7~9月) 的月平均百公里油耗较高; 国三、国五公交车燃用柴油与B10的月平均百公里油耗样本服从正态分布, 其分布均值分别为38.67、38.60、39.06和39.27L, B10公交车的百公里油耗与柴油相当; 与柴油比较, B10公交车油路故障率有所升高, 油水分离器和燃油滤清器是故障率相对较高的零件。应采取措施改善餐厨废弃油脂制生物柴油的氧化安定性, 严格控制其水含量, 改善B10餐厨废弃油脂制生物柴油公交车的可靠性。     

生物乳化柴油对船用柴油机性能和排放影响的试验研究

在以餐厨废油为原料制成的生物柴油中掺混乳化剂、水、丁醇和柴油制成生物乳化柴油。在ISO 8178标准所规定的恒定转速试验(D2)模式下,分别对柴油机燃用3种不同配方的生物乳化柴油、柴油和生物柴油进行台架试验,测定其燃烧特性、动力性、经济性和排放特性。试验结果表明:满负荷时,采用生物乳化柴油时放热率略高于柴油,但缸内压力与柴油区别不大;采用生物乳化柴油时动力性比柴油略低,采用E10经济性与柴油区别不大;随着水和丁醇质量分数的增加,NO_x和碳烟排放降低更显著;不同成分适量配比的生物乳化柴油能够有效降低NO_x和碳烟排放,同时保证柴油机的动力性和经济性。     

柴油机燃用生物柴油颗粒SOF排放实验研究

以车用柴油机为样机,研究发动机燃用生物柴油的常规排放,重点探讨其可溶有机组分的排放特性。研究所用燃油为柴油和生物柴油掺混,一种为配比20%的B20燃油,另一种为纯生物柴油B100。结果表明:与柴油相比使用柴油机燃用生物柴油后烟度变化并不明显,但在1 000rpm时全负荷工况明显下降,NOX排放数据有所增加;B100的SOF排放浓度及其占总颗粒物的百分比最大,B20最小;总颗粒物B100最少,B20最多;B100的SOF/DS基本上随转速增高而下降。     

燃用丁醇汽油对发动机性能影响的实验研究

以汽油为基础油,按照体积分数配制出10%、20%和30%的丁醇汽油混合燃料,研究电喷汽油机在不作改动的情况下,燃用不同比例丁醇汽油混合燃料时的性能变化情况。研究结果表明:在不改变汽油机任何参数的情况下,发动机燃用20%体积掺混率的丁醇汽油,混合燃料的功率和油耗下降并不明显,NOx增加幅度较小,而CO和HC排放明显降低。     

柴油-二甲醚混合燃料对柴油机排放的影响

在YC108QC车用柴油机上进行了燃用不同比例的柴油-二甲醚混合燃料的研究,试验结果表明,燃用柴油-二甲醚燃料时,动力性与经济性与原机无明显差异,但对改善柴油机的排放有着重要作用.不仅可以同时降低NOx和碳烟排放,而且在对燃油系统不改动的情况下,柴油机在静态供油提前角为4°曲轴转角时,燃用二甲醚质量分数为20%的柴油-二甲醚混合燃料,除HC外,其余各项排放均可达到GB19761-1999C欧洲第Ⅰ阶段排放标准,和GB3847-1999压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法标准.     

掺混生物柴油对相继增压柴油机燃烧性能的影响

为促进生物质能源应用,减轻国家对于化石能源的依赖,以某船用增压柴油机为研究对象,将其改造为相继增压系统柴油机,进行掺混生物柴油燃烧试验,在推进特性25%负荷试验时,生物柴油设置5% ~ 25%共5组配比,研究不同生物柴油配比对柴油机动力性、经济性及排放性的影响. 研究结果表明:在25%负荷时,掺混生物柴油燃烧与纯柴油燃烧相比,相继增压柴油机的动力性下降约6.5%,燃油消耗率增长约9.2%,NO_x排放量降低约9.8%,SOOT排放量降低约76.7%;相继增压柴油机掺混生物柴油燃烧时,其动力性及排放性均优于原机;在25%负荷时生物柴油最佳掺混率为25%,随着生物柴油配比增加其动力性与经济性下降较快,NO_x排放升高,掺混率不宜过高;改造为相继增压船用柴油机后,在一定程度上弥补了掺混生物柴油燃烧带来的不足.      

柴油机燃用柴油-二甲醚混合燃料对其性能及排放的影响

二甲醚是一种适用于压燃直喷式柴油机的很具潜力蹬代用燃料，除了无碳烟排放的重要特点以外，和柴油相比二甲醚还具有较好的燃烧性能，较低的自然温度和较好的雾化特性，但二甲醚较差的润滑性会带来一些问题，例如磨损和泄漏，这是一个很难处理的问题。文中对直喷式柴油机燃用二甲醚柴油混合燃料进行了实验研究，对二甲醚重量比分别为0％（纯柴油），10％和20％的混合燃料进行了评测，并测量了发动机的性能和排放，结果表明，与纯二甲醚相比，柴油－二甲醚混合燃料具有较高的润滑性能，及和纯柴油相比，具有较好的喷射雾化性能，同时发现发动机在燃用柴油时的工作特性和燃用柴油－二甲醚混合燃料时的工作特性是可以比较的，当混合燃料中的二甲醚的比例为20％，NOx，碳烟和CO的排放量分别降低了11％，42％和29％，和燃用柴油相比，HC排放量在轻载时较高，在重载时较低。     

天然气掺氢发动机性能与排放试验

为了分析天然气掺氢燃料对发动机动力性、经济性和排放性的影响,在一台电控单缸天然气发动机上开展了体积掺氢比分别为15％、20％和25％的天然气掺氢燃料的试验和过量空气系数对发动机性能的影响试验．结果表明,在特定发动机工况下,随着掺氢比的增加,缸内最高压力随之增加;NOx排放量增大,而HC、CO排放量降低;有效燃气消耗率降低．试验结果也表明稀燃可以改善发动机的排放性能．     

基于实船油耗与排放的拖轮航速优化

利用便携式排放测试系统对上海外高桥港近海拖轮进行了油耗与排放测试, 拟合了油耗、排放与航速的关系, 建立了巡航工况下的航速优化模型, 分析了拖轮最佳油耗和排放对应的航速。试验结果表明: 船舶CO₂的排放因子与燃油的品质和船舶工况相关, 与实船排放测试相比, 使用经验排放因子估算排放率是可行的; 当使用幂函数拟合CO、CO₂、THC、NO_x、PM、PN排放和油耗与航速关系时, 各拟合曲线的决定系数均大于0.9;仅对油耗优化, 当航速为7.21kn时, 拖轮单次巡航工况下的总油耗达到最小值, 相对最大航速12.00kn的油耗下降了33.40%;对油耗和NO_x排放进行优化, 得到的最优航速最大; 对油耗与所有排放同时优化, 得到的最优航速最小; 当航速为6.96kn时, 拖轮的总油耗、NO_x、PM和PN总排放达到最优值, 相对最大航速, 总油耗下降了33.29%, CO、CO₂、THC、NO_x、PM、PN减排率分别达到59.56%、76.37%、82.34%、92.36%、53.10%和62.25%。可见, 在最优航速时, 拖轮总油耗与总排放均显著减小。     

航空发动机污染物排放量估算方法

借助发动机性能模型, 研究了发动机性能退化对氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)、未燃碳氢化合物(UHC)与碳烟颗粒(Soot)排放的影响, 提出了基于飞行参数与发动机性能模型的污染物排放总量估算方法。利用ICAO排放数据拟合得到发动机地面状态下的参考排放指数, 利用相对法模型得到飞行状态下的排放指数, 根据航班飞行参数和发动机性能模型估算航班污染物排放总量。研究结果表明: 性能退化对污染物的排放指数影响较大, 仅考虑进对燃油消耗量的影响, 性能退化对NO_x排放总量的影响较小, 但会引起CO、UHC与Soot排放总量的上升。执行中短途航班的双发民航飞机的NO_x排放总量最高约为100kg, 其次为CO, 约为20kg, 而UHC和Soot的排放总量较低, 小于1kg。老化发动机的CO、UHC与Soot的排放总量增加约为10%, 而NO_x排放总量增加约为2%。     

开环控制时乙醇的体积分数对汽油-乙醇混合燃料发动机性能的影响

以普通直列四缸发动机为基础,设计了发动机台架试验的控制系统。通过试验分析了乙醇与汽油按不同比例混合时对汽油发动机动力性、经济性和排放性能的影响。结果表明,在保持汽油机参数不变的前提下,随着乙醇的体积分数的增大,汽油机的动力性提高,燃油消耗量增加,CO和NOx的排放量降低,但乙醇的体积分数大于40％时HC的排放量增加明显。     

航班飞行各阶段污染物排放量估算方法

分析了国际民航组织标准排放量模型, 推导了各阶段飞行时间、推力、燃油流量等参数的计算公式, 以替代ICAO标准排放量模型的飞行时间与燃油流量。考虑了大气环境与飞行参数的影响, 给出了各种污染物的排放指数修正模型, 以计算各个飞行阶段的排放参数。以B737-800飞机执飞“西安—烟台”航线为例, 在空中交通仿真平台上运用Delphi编程计算了航班飞行各阶段的污染物排放量, 分析了污染物排放量的变化情况。计算结果表明: CO₂与NO_x的排放主要集中在航路飞行阶段, CO与HC的排放主要集中在机场滑行阶段, 4种污染物排放量从大到小的顺序依次为CO₂、NO_x、CO与HC, 计算结果与相同条件下ICAO参考值相差绝对值不超过1%。     

中国民航飞机大气污染物排放测算及预测分析

民航是我国重要运输方式之一,但相对于道路等其他运输方式,有关民航飞机对大气污染物排放测算及预测的研究较少. 基于国际通用的油流量法及LTO循环法对我国民航飞机HC、CO、NOx、SO2和细颗粒物排放进行测算及预测,并进行实证分析. 结果表明,我国民航飞机油耗及污染物排放整体呈上升趋势,油耗预计2040 年达到峰值11 826 万t.2018 年,HC, CO,NOx,SO2,PM2.5,PM10排放分别达到11 167,86 785,1 260 131,63 264,11 149,11 359 t,排放强度分别为0.09,0.72,10.44,0.52,0.09,0.09 g/(t ·km).HC 排放在2010 年达到峰值15 433 t, CO 预计将在2025 年达到峰值141 038 t,NOx 和SO2 排放预计在2040 年达到峰值,分别为 235.35万t,11.83万t.     

面向实际交通状态的混合动力汽车能耗和CO2排放模型

由于混合动力汽车与传统燃油车的能耗排放因子具有差异性，导致机动车交通路网能耗排放的量化评估存在不确定性。本文建立混合动力汽车在实际交通状态中的能耗和CO2排放因子测算模型，基于车辆比功率VSP(Vehicle Specific Power)作为车辆行驶状态与能耗排放之间耦合关系的表征参数。通过引入内燃机转速区分内燃机开启和关闭工作状态，并计算内燃机开启状态下VSP对应的平均能耗率，同时，建立能够解析混合动力汽车能耗排放产生机理的VSP分布。通过收集典型行驶工况下车辆测试油耗数据和北京市车辆实际行驶轨迹数据，验证了模型的准确性，并应用模型测算混合动力汽车不同速度区间下的油耗和CO2排放因子。研究结果表明：在城市行驶工况(UDDS)和高速行驶工况(HWY)中，模型测算能耗排放因子与真实值的平均相对误差分别为3.7%和-1.7%，与不考虑内燃机开启状态相比，测算误差减少5.6%和4.3%；在实际交通状态下，采用传统燃油车的测算方法会导致混合动力汽车行驶平均速度为高速区间时油耗和CO2排放量被低估，当行驶平均速度为低速区间时油耗和CO2排放量会被高估。