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。     

喷油正时对电控共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料的影响

为了在电控共轨柴油机上应用LNG,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气双燃料发动机,研究了引燃柴油喷油正时对双燃料发动机性能与排放的影响。试验选取最大扭矩转速1 600r/min和标定转速2 500r/min,在不同油门开度工况下研究了双燃料发动机的功率、燃料消耗量、有效燃料消耗率和排放。试验结果表明:随喷油正时的提前,双燃料发动机的输出功率先增大后降低;有效燃料消耗率先降低后增大,并在最大功率正时处达到最低;HC,CO和炭烟排放降低,CO2排放升高;油门开度较小时的NOx排放降低,而油门开度较大时升高。     

新型含氧混合燃料对柴油机燃烧和排放的影响

进行了丙二醇单丙醚(PGPE)/乙二醇二甲醚(EGDE)混合物用作柴油机含氧燃料的研究,对比了柴油机燃用柴油、PGPE/EGDE体积分数分别为15%和25%的混合燃料时的燃烧和排放特性。试验表明PGPE/EGDE混合燃料的燃烧特性与0号柴油相比,滞燃期、燃烧持续期和热效率等差异较小,最高燃烧压力小幅下降;显著降低柴油机中高负荷时的碳烟和CO排放,降幅分别可达73.9%和37.5%,NOx排放无显著变化,但HC排放增加。     

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。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能.结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大.     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。     

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。     

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。     

柴油机掺烧不同比例甲醇混合燃料的试验研究

对一台4102QB型直喷式柴油机分别燃用柴油及甲醇-柴油混合燃料时的动力性和排放特性进行了对比试验.试验结果表明,在柴油机参数和基本结构不作任何改动的情况下,随着混合燃料中甲醇添加比例的增加,柴油机的动力性有所下降,烟度和CO的排放量明显降低,HC和NOx的排放量有所增加,但变化幅度不大.     

LPG/柴油双燃料发动机排放特性的研究

分析了双燃烧发动机的燃烧放热规律，对直喷式柴油机燃用LPG／柴油双燃料的排放性能进行了研究，并与单用柴油的排放水平进行了对比，结果表明，发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响，与燃用柴油相比，燃用LPG／柴油双燃料其烟度排放有明显降低，CO排放在大负荷，高转速时较低，NOx的排放在中，小负荷时较低，其余工况CO，HC，NOx的排放明显提高。     

过氧化物添加剂改善HCCI发动机低负荷失火的研究

为了改善汽油HCCI发动机在低负荷的失火,通过在90号汽油中添加不同种类和不同质量的过氧化物,在一台改造过的4缸柴油机的第4缸进行HCCI燃烧试验,研究了添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果表明,在发动机转速为1 400 r/min时,使用90号汽油的HCCI发动机只能在高负荷下运行;加入过氧化物添加剂后,着火时刻提前、缸压和放热率峰值升高,燃烧向低负荷区域大幅度拓展;添加相同质量分数的不同种类过氧化物,二叔丁基过氧化物(DTBP)作用最明显。相同当量比的稳态工况下,随二叔丁基过氧化物质量分数增加,着火和燃烧放热提前、燃烧持续期缩短,失火得到有效改善,负荷范围得到拓宽。但过高的添加剂质量分数会使发动机高负荷爆震可能性增加,发动机转速为1 400 r/min下,二叔丁基过氧化物的质量分数2%左右为最佳值。     

双层分区燃烧系统对高强化柴油机性能的影响

柴油机的燃烧系统是混合气形成质量的关键。为改善某高强化柴油机的燃烧和排放性能,在保证原机压缩比不变的条件下,设计了一种双层双弧脊分区燃烧系统——双层燃烧室匹配双排喷孔,并基于计算流体力学软件Converge进行数值模拟,研究不同上下排喷孔油束夹角对缸内燃烧和排放的影响。研究结果表明:新设计的燃烧系统的燃烧和排放性能均优于原机,上下排喷孔油束夹角会影响燃油在上下层弧脊处的分配,较大的上排喷孔油束夹角有利于对燃烧室顶隙空间的利用和上层弧脊下侧混合气的形成,较小的下排喷孔油束夹角有利于燃烧室底部凹坑附近空气利用率的提高和混合气分布范围的增加。因此,需要对上下排喷孔油束夹角进行合理的选择和匹配,使得发动机的整体燃烧和排放性能达到最优。     

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%。     

生物制气—柴油双燃料发动机性能试验研究

分析对比了柴油机和生物制气—柴油双燃料发动机的万有特性、燃烧特性和比排放特性。结果表明,双燃料发动机可以较大程度地减少柴油消耗,NOx排放量显著降低,但后燃较为严重。双燃料发动机的燃烧始点落后于柴油机,除低转速大负荷外,最高燃烧压力和最大燃烧压力升高率均低于柴油机,最高燃烧压力与最大燃烧压力升高率对应相位均滞后于柴油机。     

高速柴油机燃用乳化重油的试验研究

在单缸135柴油机上进行了不同配比乳化重油燃烧与排放特性对比试验,并应用掺水10%的乳化重油在双缸135柴油机上进行了验证试验。结果表明,对高速柴油机作少许改动后,便可以直接燃用乳化重油;与燃用重油相比,燃用乳化重油时柴油机经济性与排放性均有所改善,燃油消耗率降低至少4%,NOx排放体积分数降低至少20%,烟度降低至少17%。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

纳米燃油添加剂对柴油机颗粒物排放特性的影响

在186FA柴油机上对质量分数为50mg/kg和100mg/kg的CeO2或Co3O4纳米颗粒-柴油混合燃料进行颗粒物排放特性台架试验,采用扫描电镜和热重分析仪对采集到的颗粒物样品进行微观结构形貌及热重特性分析。结果表明:纳米CeO2和Co3O4颗粒均可改善柴油机颗粒物排放,与0号柴油相比,混合燃料颗粒物比排放量下降16.4%~35.9%;混合燃料颗粒物排放的粒径分布仍呈单峰分布的特点,峰值均在0.56~1.0μm区间内,微观形态下的粒径和孔隙率明显变小,团聚程度提高;混合燃料燃烧过程中颗粒物发生氧化反应的起燃温度、失重率峰值温度及燃尽温度均有所降低,最大失重率明显增加。     

天然气/柴油双燃料发动机燃烧排放规律

在天然气／柴油双燃料复合燃烧特性和规律的研究基础上，本文通过试验及其分析，具体阐述负荷、转速、替代率、柴油供油特性、引燃油量、进气混合气浓度和供油提前角等因素对双燃料燃烧ＣＯ、ＨＣ和ＮＯｘ排放的影响规律。特别指出天然气／柴油双燃料发动机燃烧排放的主要特征、存在的主要问题和解决的途径。     

Effect of cetane enhancer on spray and combustion characteristics of compressed ignition type LPG fuel

This research investigated the spray and combustion characteristics of compressed ignition type LPG fuel when a cetane number enhancing additive was applied to a constant volume chamber. Because LPG has a lower cetane number, DTBP and alpha olefin were added to the LPG (100% butane) to enhance the cetane number and viscosity. By adding the cetane enhancer, stable combustion over the wide range of the ambient conditions was possible as well. According to the blending rates of DTBP and alpha olefin, various proportions of LPG blended fuels were obtained. In a constant volume chamber, a high speed digital camera was also employed to visualize the combustion characteristics of LPG fuel. The combustion pressures and heat-release rates of the LPG blends were also compared at various ambient pressures. As the results of measurements of exhaust emissions, CO and HC were reduced considerably, but CO₂ was increased by blending LPG with DTBP and alpha olefin.