电控LPG/柴油双燃料发动机的性能研究

对LRC6105柴油机改装为电控LPG/柴油双燃料发动机进行了实验研究,研究了不同掺烧比对燃料经济性、动力性和排放特性的影响。结果表明,加入一定比例的LPG可改变缸内燃烧过程,大幅度降低排气烟度,在一定程度上提高了燃油经济性;随着掺烧比的提高,尾气中HC和CO的含量有明显增加;电控双燃料发动机的动力性与原机基本相同。柴油机掺烧LPG有一定的规律,随发动机负荷、转速等参数的变化,掺烧有一最佳掺烧比,使得柴油机的动力性能、NOx和碳烟排放均达到最优化。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。     

掺烧不同比例生物柴油的发动机性能研究

对燃用不同掺烧比例生物柴油的一台进口车用增压中冷直喷柴油机进行动力性、经济性和排放特性试验.结果表明:发动机功率基本上随生物柴油掺烧比例增加呈线性下降趋势;油耗随掺烧比例增加而增加;生物柴油有一定的降低CO排放的效果,但不是很明显;掺烧生物柴油对HC和颗粒物的排放有明显的降低效果;但对于Nox,情况有些不同:掺烧10%的生物柴油几乎在所有工况下Nox排放都有所降低,而掺烧20%和30%生物柴油后,Nox排放则略有增加,且基本在3 000r/min以上的工作区域.     

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/PODE重型车辆的实际行驶经济性与排放特性

针对柴油/PODE混合燃料发动机虽满足实际道路排放法规的需求,但实际道路的高瞬态性导致其瞬态结果与实验室稳态结果不符的问题,按照国Ⅵ排放标准测试流程,采用便携式排放测量系统对一台燃用柴油/PODE混合燃料的国Ⅵ重型牵引车的实际道路排放进行研究。研究定制由比功率、车速和加速度等信息共同定义的车辆工况分箱,以更加细致地衡量车辆排放及经济性能。数据统计分析结果表明：对于所有燃料,在工况多变的市区工况下CO和PN排放最高,在柴油中添加PODE能够显著降低CO和PN排放,其全路况比排放综合降幅为50%左右;掺混PODE后实际道路NO_x排放增加,在高速工况下最高,其比排放增加幅度低于20%;重型车辆常用工况为高速工况,高速中等功率需求工况下排放和燃油消耗率最多,在市区路段时,低速小功率需求工况占据大部分的时间,其排放和燃油消耗率仅次于高速中等功率需求工况,PODE的添加使得燃油消耗率增加;当PODE掺混比为30%时,发动机整体有效热效率为40.3%,比燃用纯柴油时提高了约2%;当PODE掺混比为20%时,其整体有效热效率相比D100反而有所下降,这与实际道路行驶条件下的高瞬态...     

柴油掺烧甲醇预混合燃烧和排放特性

在一台六缸柴油机上搭建了进气喷射甲醇掺烧系统,对不同替代率下的柴油掺烧甲醇工况燃烧和排放特性进行了试验研究。试验结果表明:掺烧甲醇改变了发动机的燃烧特性。随甲醇替代率的上升,预混合燃烧比例逐渐增大,扩散燃烧比例则减小。掺烧甲醇后,缩短了整体工况的燃烧持续期,使放热更加集中,改善了燃烧等容度。掺烧甲醇还会从散热系统回收一部分热量,共同作用下使热效率得到大幅提高。但大比例掺烧甲醇也会对NOx及CO排放带来恶化,并生成甲醇与甲醛等非常规排放物。同时掺烧甲醇还会延长滞燃期,因此需要调整柴油的主喷正时以保证发动机运转稳定。     

CNG—柴油双燃料电控发动机试验研究

将高压共轨柴油机改装成CNG—柴油双燃料电控发动机,利用自行开发的快速原型控制系统来控制天然气的燃烧,保证天然气掺烧后发动机的动力性和燃用纯柴油时保持一致。分析了天然气掺烧替代率在不同负荷时对有效热效率和有害排放物(CO,HC,NOx)及烟度的影响。结果表明:天然气掺烧替代率可以达到80%左右;掺烧后的有效热效率在中低负荷时要低于燃用柴油,高负荷时和燃用柴油一致;掺烧后的烟度明显降低,HC排放明显升高。     

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.     

二甲醚—柴油混合燃料应用研究

分析了二甲醚物理化学特性,并在增压中冷多缸柴油机上进行了低比例二甲醚与高比例柴油混合燃烧试验研究。结果表明,通过优化供油系统参数,在柴油机上掺烧D30(二甲醚柴油质量分数比3∶7),动力性与原柴油机相当,燃油经济性有所改善,PM排放大幅度下降,NOx在整个负荷范围内得到控制。     

部分加氢生物柴油改善柴油机的燃烧与排放

部分加氢工艺可显著提升生物柴油的氧化安定性,同时改善燃料的着火性能,是提高生物柴油品质的有效途径。以Raney-Ni为催化剂,异丙醇为供氢体,在85℃的水环境下对大豆生物柴油进行催化转移加氢试验,得到部分加氢生物柴油,并以传统柴油作为参照,分别制备B20(80%传统柴油+20%生物柴油)和PHB20(80%传统柴油+20%加氢生物柴油),在186FA型柴油机上进行发动机性能试验,并使用燃烧分析仪、尾气分析仪和烟度计等仪器探究加氢生物柴油对柴油机燃烧过程及排放性能的影响。研究结果表明:柴油机燃用柴油、B20及PHB20的当量燃油消耗率基本相当;在标定工况下,尽管加氢生物柴油运动黏度略有升高而不利于燃油雾化,但其十六烷值较高更易于燃烧,在燃料特性的综合影响下,与柴油机燃用柴油相比,B20和PHB20的着火时刻依次提前了0.8°曲轴转角和1.4°曲轴转角,瞬时放热峰及最大爆发压力亦随之提前,但最大放热率和最大爆发压力依次略有降低;在标定工况下,与燃用柴油相比, B20的HC,CO和烟度排放分别下降了9.9%、9.3%和15.2%,NOx排放上升了8.5%;而PHB20的HC,CO和烟度排放分别下降了12.4%、13.5%和17.1%,NOx排放上升了6.7%;综合可见,PHB20改善柴油机燃烧及排放的效果优于B20。     

环保型高效柴油添加剂的研制

经过理论研究和试验对比 ,在优化组合的基础上 ,确定了新研制的柴油添加剂的配方。新的柴油添加剂 ,使柴油机功率平均提高 3.4% ,油耗率平均降低 4.3 % ,自由加速烟度降低 2 7.2 %。     

大气环境下生物柴油燃烧火焰温度的试验研究

在大气环境条件下进行了不同配比的生物柴油—柴油混合燃料的燃烧试验。在盖顿(A.G.Gaydon)和伍法德(H.G.Wolfhard)提出的火焰温度、绝热火焰温度等火焰特征参数的基础上,提出了相对火焰温度、平均火焰温度、分层火焰温度、高温点数量、温度最大差值等评价指标,对火焰的温度特征参数进行细化和定量,从火焰学的角度研究了大气环境条件下火焰温度特征参数随燃料混合体积分数的变化规律。研究结果表明:随着生物柴油混合体积分数的增大,外焰温度、高温点数量、高温区域所占比例、温度最大差值、相对平均火焰温度均增大,为NOx的生成提供了高温环境。     

柴油机掺水燃烧的试验研究

不改变柴油机结构,在1135柴油机上进行了在线燃油乳化、进气道喷水和乳化油的应用性研究。通过台架试验,得出不同负荷下燃烧特性、燃油消耗率、NOx及碳烟排放随掺水比例增加的变化规律。在综合效果较好的比例下,与乳化油、进气道喷水两种掺水燃烧方式进行相同mw／mf的对比试验。试验证明,在线乳化燃油和乳化油燃烧特性基本一致;掺水比例随负荷变化,能够实现小负荷时工作稳定,大负荷时大幅度降低NOx和碳烟排放的目标。     

CNG/柴油双燃料车用发动机排放特性研究

通过用YZA102Q柴油机改装的CNG／柴油双燃料发动机进行燃用双燃料和纯柴油两种情况下的对比试验。对CNG／柴油双燃料发动机THC、CO、NOx和烟度的排放特性，以及空燃比、引燃油量、喷油提前角对双燃料发动机排放的影响进行了研究和分析。     

柴油机应用非标柴油一二甲醚混合燃料的性能研究

对非标柴油—二甲醚混合燃料在柴油机上的应用进行研究.结果表明:燃用D50混合燃料柴油机动力性略有下降,但是排放性能大为改善,尤其是烟度;调整供油提前角对D50柴油机的动力性影响不大,供油提前角14°曲轴转角时柴油机的排放性能最佳;采用EGR技术可有效地降低NOx排放,但是在大负荷下加大废气引入量将会导致燃烧恶化,炭烟排...     

Optimization of blending oil with non-esterified biodiesel fuel using design of experiment at partial engine loads

Non-esterified bio-diesel fuel is more economically feasible than esterified one because of simple manufacturing process that only consists of filtering. Applicability of this fuel on diesel engine with electronic control system was tried and accomplished in a previous research. In this study, optimization adopting a fractional factorial design and response surface methodology was carried out at 25 % and 50 % of engine load in order to verify effectiveness of design of experiment for performance optimization of diesel engine. Pcr and IT mainly affected responses as specific fuel oil consumption and nitrogen oxides regardless of engine load according to the fractional factorial design. Estimations were 310.3 g/kWh of specific fuel oil consumption and 237 ppm of nitrogen oxides at 25 % load, and 233.2 g/kWh of specific fuel oil consumption and 730 ppm of nitrogen oxides at 50 % load according to the response surface methodology. As the results of verification tests, specific fuel oil consumption and NOx were respectively 300.4 g/kWh and 277 ppm at 25 % load, and 236.8 g/kWh and 573 ppm at 50 % load. Since there were small differences between estimations and verifications, adopting Box-Behnken method of the response surface methodology for performance optimization of diesel engine should be considered carefully.     

Enhancement of NOx-PM trade-off in a diesel engine adopting bio-ethanol and EGR

For realizing a premixed charge compression ignition (PCCI) engine, the effects of bio-ethanol blend oil and exhaust gas recirculation (EGR) on PM-NOx trade-off have been investigated in a single cylinder direct injection diesel engine with the compression ratio of 17.8. In the present experiment, the ethanol blend ratio and the EGR ratio were varied focusing on ignition delay, premixed combustion, diffusive combustion, smoke, NOx and the thermal efficiency. Very low levels of 1.5 [g/kWh] NOx and 0.02 [g/kWh] PM, which is close to the 2009 emission standards imposed on heavy duty diesel engines in Japan, were achieved without deterioration of the thermal efficiency in the PCCI engine operated with the 50% ethanol blend fuel and the EGR ratio of 0.2. It is found that this improvement can be achieved by formation of the premixed charge condition resulting from a longer ignition delay. A marked increase in ignition delay is due to blending ethanol with low cetane number and large latent heat, and due to lowering in-cylinder gas temperature on compression stroke based on the EGR. It is noticed that smoke can be reduced even by increasing the EGR ratio under a highly premixed condition.     

柴油/汽油双燃料发动机排放性能的研究

本文使用实验方法研究了柴油／汽油双燃料发动机的排放及燃油经济性。试验结果表明，准均质燃烧方式（QHCCI）在保留柴油机良好的燃油经济性的前提下，可以大幅度降低NOx和碳烟排放；在自然吸气状态下，试验样机的这两指标都达到了欧洲Ⅱ号标准，但HC、CO排放有所提高。