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。     

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。     

共轨柴油机燃用生物柴油-汽油混合燃料的性能与排放研究

为了研究生物柴油在柴油机上的应用,在一台6缸高压共轨柴油机上进行生物柴油与汽油混合燃料的性能试验。研究结果表明:随着汽油掺混比的增加,生物柴油-汽油混合燃料的黏度、凝点和馏程温度降低,热值有所提高;在部分负荷和中等负荷下,生物柴油-汽油混合燃料的峰值燃烧压力、峰值放热率和燃烧温度都会升高;在大负荷下,3种燃料的缸内压力、瞬时放热率和燃烧温度相差不大。发动机转速为1 400 r/min时,与生物柴油相比,BD90G10和BD83G17的NO_x排放分别增加4.2%和6.7%,而炭烟排放显著降低。对于超细颗粒物(D<220 nm)而言,混合燃料的峰值数浓度对应的直径小于生物柴油;在低负荷和中等负荷下,汽油掺混能够有效降低超细颗粒物排放,但在大负荷下,BD90G10和BD83G17的颗粒数浓度相差不大,表明汽油掺混比的进一步增大对超细颗粒物排放的减少影响较小。     

铁基燃油添加剂对柴油机颗粒排放影响的试验研究

基于发动机试验台架,对柴油中添加微量的铁基燃油添加剂进行了试验,从颗粒物数量浓度和粒径的分布特性、排气烟度、颗粒物的氧化特性等方面研究了燃油添加剂对柴油机颗粒物排放的影响。研究结果表明：燃油添加剂能降低柴油机排气温度和排气烟度。加入添加剂后,核模态颗粒数量浓度增加,峰值粒径也增加;积聚态颗粒数量浓度无明显变化;颗粒物总数量浓度增加,但添加剂浓度对颗粒数量浓度影响较小。添加剂使颗粒物中SOF含量增加,同时也使得微粒的氧化表观活化能和起燃温度都降低。     

燃用生物柴油的柴油乘用车颗粒物排放特性

以帕萨特柴油乘用车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪,研究燃用国Ⅳ纯柴油、纯生物柴油,以及生物体积比分别为5%、10%、20%和50%的柴油―生物柴油混合燃料的颗粒排放特性。结果表明,不同车速下,颗粒物数量及质量排放因子随车速的增加而增加;当车速在60km/h及以上时,颗粒物数量排放因子随生物柴油掺混比例的增加而迅速变大;减速时,颗粒物数量排放因子先出现一个波峰,然后下降;随生物柴油掺混比例的增加,聚集态颗粒物数量排放下降,核态颗粒物数量排放上升,且峰值向减小粒径方向移动。     

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。     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。     

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。     

典型原料生物柴油燃烧颗粒物微观结构及氧化特性

应用EEPS粒径谱仪、高分辨率透射电子显微镜、同步热分析仪等仪器分析了3种不同碘值生物柴油(大豆生物柴油、棕榈生物柴油和餐废油脂生物柴油)在高压共轨柴油机燃烧产生颗粒物的微观结构和氧化特性.结果 表明:相较于柴油燃烧颗粒物,生物柴油燃烧颗粒物粒径偏小、聚集程度更高、基本碳粒子微晶碳层越发无序,起燃温度Ti、燃尽温度Te...     

EGR对煤制油-生物柴油气体及颗粒排放特征的影响

为研究废气再循环(EGR)对煤制油-生物柴油混合燃料NO_x,CO和HC等气体排放物及炭烟颗粒排放特征的影响,在四缸增压中冷柴油机上,以FB50(50%煤基F-T柴油和50%生物柴油的混合物)为试验燃料,测量了标定转速2 100r/min下,负荷为25%,50%和75%,EGR率为0,10%,20%和30%时的NO_x,CO和HC比排放,研究了颗粒的粒径分布、碳氧质量之比(φC/O)、可溶性有机物与固态炭烟质量之比(φSOF/Soot)和氧化活性等特征参数。结果表明:在转速和负荷一定时,EGR能显著降低柴油机的NO_x比排放,最大降幅为52%;EGR率高于20%时,中高负荷下CO,HC明显增加;随着EGR率的增加,小于1μm颗粒的数密度逐渐增加。颗粒的φC/O与峰值粒径呈正相关,颗粒的φSOF/Soot与活化能呈负相关。EGR率在0～30%的范围内,低负荷时核态颗粒数密度增加,颗粒的φC/O变小,φSOF/Soot变大,颗粒易被氧化;中高负荷时积聚态颗粒的数密度明显增加,颗粒的φC/O变大,φSOF/Soot变小,颗粒较难被氧化。     

铈基 FB C添加剂对柴油机颗粒物组分及热重特性的影响

选取环烷酸铈溶液作为燃油催化再生添加剂（FBC）进行发动机台架试验,铈（Ce）元素按质量分数150 mg／kg的比例添加到纯柴油中,配制出 F150燃油。研究了铈基 FBC对柴油机排气烟度和颗粒组分的影响。结果表明,在标定转速25％,50％,75％和100％负荷下,燃用 F150燃油时的滤纸烟度相对于纯柴油分别降低了34．9％,44．2％,50．4％和30．2％。采用X‐射线能量色谱仪（EDS ）对F150燃油颗粒物样品进行元素分析,Ce元素在颗粒物中的质量分数为1．23％。采用气相色谱质谱（GC‐M S ）联用技术研究了铈基FBC对颗粒物中可溶性有机组分（SOF）的影响,同时运用热重分析法（TGA）研究铈基FBC添加剂对颗粒物中SOF含量以及炭烟氧化特性的影响。与纯柴油相比,F150颗粒物的SOF组分中各类烷烃和多环芳香烃的质量分数分别减小至40．2％和1．73％,有机酸酯的质量分数增大至51．6％。在热重试验中,F150颗粒物样品中SOF所占比重相对于柴油增加4．7％;F150燃油燃烧炭烟样品的起始燃烧温度降低,其燃烧炭烟峰值失重率所对应的温度降低。     

高原低氧环境下含氧燃料对柴油机工作过程的影响

以高原共轨柴油机为研究机型,根据台架试验和发动机结构参数,运用A V L Fire构建其燃用B100（纯生物柴油）和B70N30（体积70％生物柴油＋30％正丁醇）的三维CFD模型,并进行验证。利用该模型对比研究了不同海拔氧浓度对发动机燃用不同含氧燃料工作过程的影响规律,并在此基础研究了B70N30耦合EGR对发动机的影响机理。计算结果表明：相比D100（纯柴油）,B100和B70N30的缸内局部当量比降低,活性自由基（OH ,O）浓度及其缸内分布区域增大,从而导致NO排放升高,但同时使CO生成量峰值减小,Soot和CO缸内分布区域以及排放终值都随大气氧浓度的降低而显著减少;相比B100,B70N30因汽化潜热增大,其NO排放降低,但原子氧的增加导致Soot和CO同时降低;对于B70N30,随EGR率增大,NO大幅度降低,CO显著升高,而Soot因滞燃期延长变化较小。     

Reaction characteristics of the diesel oxidation catalyst of particulate matters from the diffusion flame of a oiler burner

The objective of this experimental study is to investigate the characteristics of the size distribution and the number concentration of PM (particulate matters) emitted from the diffusion flame of a boiler burner, which has the same type of combustion as a diesel engine. This study is performed to investigate the emission characteristics of nanoparticles generated from diffusion combustion in diesel fuel, and it considered fuel factors and the reaction characteristics of the nanoparticles on the DOC (Diesel oxidation catalyst). The factors examined in this experiment included the sulfur content in the fuel, the blend of the diesel fuel containing biodiesel and bio-ethanol, and the concentration of engine oil (0.1% and 1.0%) blended with diesel fuel. The particle size distribution of the nanoparticles exhausted from the boiler burner was measured by an SMPS (scanning mobility particle sizer). The number concentration of PM that were smaller than 70 nm in diameter greatly increased in the rear of the DOC when fuel containing 250 ppm of sulfur was used. The experiment also suggested that the particle number concentration in both the front and rear of the DOC was lower when ULSD (ultra low sulfur diesel) fuel blended with biodiesel and bio-ethanol, which are oxygenated fuels, was used than when only ULSD fuel was used. The higher the content of engine oil in the fuel, the higher the particle number concentration was in the front and rear of the catalyst. When the first dilution air temperature is increased from 30°C to 180°C, the nanoparticle number concentration dramatically dropped in the rear of the catalyst when fuel containing 250 ppm of sulfur was used, while the particle size distribution remained almost the same when the fuel with engine oil was used.     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究

F-T柴油具有十六烷值高、几乎不含硫和芳香烃的特点,正丁醇是能量密度较高的可再生的生物质燃料。在增压中冷4缸柴油机上对比研究了0号柴油、F-T柴油和F-T柴油-正丁醇混合燃料的燃烧、排放特性。结果表明:与柴油相比,掺混丁醇后缸内压力峰值、压力升高率降低;燃用F-T柴油-正丁醇混合燃料可同时降低炭烟和NO_x排放,随着正丁醇掺混比例的提高炭烟排放显著降低,F-T柴油掺混20%正丁醇的炭烟排放降幅高达67.8%,NO_x排放降幅达20.9%。     

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。     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

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。     

Morphological Change and Number-Size Distributions of Particulate Matter (PM) from a Diesel Generator Operated with Wood Pyrolysis Oil-Butanol Blended Fuel

This report details our experimental study investigating particulate matter (PM) emissions from a diesel generator fueled with wood pyrolysis oil (WPO)–butanol blended fuel for electricity generation. Particle number-size distributions and PM mass concentrations from diesel, n-butanol, and WPO-butanol blended fuels were investigated via aerosol measurements using a fast mobility particle sizer and an aerosol monitor with three generator outputs (0, 3.3, and 6.6 kWe). For the n-butanol and WPO-blended fuels, the total number concentrations of exhaust particles were higher than that of conventional diesel combustion; however, the PM mass was observed to be nearly zero for all the engine operating conditions due to the higher number concentration in the nuclei mode. The morphology of the exhaust particles was investigated by analyzing transmission electron microscopy (TEM) micrographs. The morphology of the particles was drastically changed according to the test fuels and engine loads. Two types of particles were observed, including soot and coke shaped particles. These results were directly related to the immaturity of incipient soot particles due to the different physical properties and chemical compositions of the fuels.     

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。