润滑油参数对柴油机颗粒排放成分及特性影响的试验研究

在一台增压中冷高速柴油机上,分别用4种专门配制的润滑油进行尾气排放测试,比较分析了润滑油的基础油种类及灰分含量对颗粒排放物的氧化活性、金属元素及颗粒中正构烷烃含量的影响.针对柴油发动机排气进行测试,对柴油机颗粒滤清器的再生研究具有一定的参考价值.颗粒物的氧化活性研究结果表明:小负荷时,颗粒排放物的氧化性较强,且和基础油种类关系不大;当负荷增大时,颗粒排放物的氧化活性变低;聚α烯烃(PAO)润滑油的颗粒排放物的氧化活性高于矿物润滑油,且经过低灰处理后润滑油的颗粒物氧化活性较强.颗粒排放物中金属成分的研究结果表明:相同种类的基础油,润滑油的灰分含量降低,颗粒排放物的金属成分含量也随之降低;与普通矿物油相比,在普通PAO润滑油的颗粒排放物中金属含量有增大的趋势,但经过低灰并加入部分矿物油处理后,颗粒排放物中的金属含量与低灰普通矿物润滑油的含量大致相当.颗粒排放物中正构烷烃含量的研究结果表明:当负荷增大时,润滑油中的正构烷烃含量升高;当用PAO润滑油时,颗粒排放物中的正构烷烃含量有所降低;当润滑油的灰分含量较低时,颗粒排放物中的正构烷烃含量减少.     

柴油机颗粒物可溶有机组分来源研究

在一台欧Ⅱ排放水平的增压中冷SOFIM8140柴油机上,利用气相色谱法研究了柴油和润滑油对发动机颗粒排放中可溶有机物(SOF)组分的影响,考察了发动机运转参数对SOF组分的影响规律。实验结果表明:SOF组分的碳数分布在C14～C30范围内,其中大部分质量集中于C23～C30,为润滑油成分;转速一定时,随着发动机负荷的增加,润滑油组分增加,柴油组分降低,润滑油组分占SOF总量的比例(质量分数)由60%增加到88%;全负荷时,随着发动机转速的提高,柴油组分降低,润滑油组分先大幅降低后略微增加,润滑油组分占SOF总量的80%以上且随转速变化不大。     

缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性

采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台缸内直喷国Ⅳ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究．结果表明：缸内直喷汽油机排气颗粒物呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布,仅怠速工况呈核态单峰分布．随转速升高,总颗粒物数浓度在部分负荷下逐渐降低,外特性先降低后升高;随负荷增加,总颗粒物数浓度在中、低负荷下逐渐降低,满负荷时急剧增加．随转速升高,核态颗粒物在部分负荷速度特性下数密度峰值逐渐降低,外特性下先降低后增加;积聚态颗粒物数密度峰值逐渐降低．随负荷增加,核态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时逐渐降低,满负荷时增加;积聚态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时先升高后降低,满负荷时最高．     

国Ⅵ直喷汽油机颗粒数量及微观形貌排气输运演变特性

开展了某一国Ⅵ直喷汽油机三元催化转化器（TWC）前、TWC后、汽油机颗粒捕集器（GPF）后3个位置的颗粒物采样及微观形貌研究,分析了发动机工况、TWC、GPF对国Ⅵ直喷汽油机尾气颗粒数量、粒径分布、微观形貌的影响。结果表明,该直喷汽油机尾气颗粒数量排放整体上呈单峰分布,低转速小负荷工况下,粒径<23 nm的颗粒数量较高。随着发动机转速和负荷的增大,峰值粒径向大粒径方向移动。直喷汽油机尾气颗粒物由“核?壳”结构基本碳粒子堆积形成,呈链状、枝状、簇状等结构;负荷增大,颗粒物尺寸略有增大,基本碳粒子重叠度增强,分形维数增大;转速增大,颗粒物尺寸减小,基本碳粒子重叠度减弱,分形维数减小。随着排气输运的进行,颗粒数量逐渐降低;TWC不影响颗粒的粒径分布形态,颗粒数量净化效率41.6%~94.2%,对<23 nm的小粒径颗粒净化效果较好,低转速小负荷工况的颗粒数量净化效率较高;GPF的颗粒数量净化效率约80%,23~100 nm颗粒数量净化效率较高,对粒径<10 nm的颗粒净化作用不大。TWC和GPF不影响颗粒物结构形式, TWC和GPF后颗粒物基本碳粒子重叠度减弱,分形维数减小。     

在用共轨柴油机燃用沪四柴油的超细颗粒排放

以一台满足国Ⅲ排放的在用车共轨柴油机为试验样机,采用排气颗粒数量及粒径分析仪,研究了该机燃用国二柴油和沪四柴油欧洲稳态工况(ESC)循环下的超细排气颗粒数量和粒径分布特性.结果表明:ESC循环A,B,C转速工况下,随着发动机负荷的增加,该机燃用国二柴油、沪四柴油的超细颗粒数量排放降低;燃用国二柴油超细颗粒的粒径分布呈双峰对数分布,除怠速工况外,燃用沪四柴油超细颗粒的粒径分布呈单峰对数分布;与国二柴油比较,该机燃用沪四柴油超细颗粒总颗粒数量、核态颗粒数量排放降低,排气颗粒的几何平均粒径增大.     

柴油机燃用甲醇-调合生物柴油的排放及颗粒形貌

在186FA发动机上,进行了燃用调合生物柴油和甲醇-调合生物柴油微乳化燃料的性能试验,采集了排气颗粒,分析了调合生物柴油掺烧甲醇对发动机性能的影响及燃烧颗粒的状态特征.结果表明:随着甲醇掺混比例的增加,发动机燃用甲醇-调合生物柴油微乳化燃料的燃油消耗率呈上升趋势,在低负荷时最为明显,中高负荷时差距较小;柴油机的HC排放升高,但随着负荷的增加逐渐降低,与调合生物柴油相比,掺烧甲醇可以同时有效减少NOx及碳烟排放,并且在高负荷工况下能够明显降低CO排放;颗粒微观结构表现出链状、枝状及团状等形态;随着甲醇比例的增加,颗粒的粒径分布逐渐向小粒径方向移动,团聚程度逐渐提高,结构排列更为紧密.     

喷射策略和运行工况对直喷汽油机微粒排放的影响

应用DMS500型快速颗粒分析仪对一台自然吸气缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径分布进行试验研究,考察了运行工况(负荷、冷却水温和点火时刻)以及喷油策略(喷油时刻、喷油压力)对颗粒物粒径分布特性及其微粒数量的影响规律,并分析了不同工况下颗粒物的氧化活化能.结果表明:缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径呈现出双峰变化特征,在30℃水温时,低负荷下以生成积聚模态颗粒物为主,高负荷下以生成核模态颗粒物为主;较低的冷却水温会增加排放的颗粒物数量;点火时刻的推迟能够减少颗粒物的生成;在不同负荷的喷油时刻都存在一个最佳的颗粒物排放点;喷油压力越高,生成的颗粒物数量越少,核模态颗粒物的比例越高;随着负荷增加和冷却水温降低,颗粒物的起燃温度升高,颗粒物的氧化活性降低.     

生物柴油掺燃乙醇对发动机影响的试验研究

前期的试验研究表明,相对于传统的矿物柴油,生物柴油作为再生能源,含氧量高,可大幅降低烟度的排放,并能在一定程度降低CO排放.为进一步降低排放,在生物柴油中掺燃不同比例乙醇,就最大转矩转速和标定转速工况下进行了负荷特性试验研究,排放检测采用了最新的AVL排气分析仪.结果表明,与纯生物柴油相比,混合燃料(乙醇掺烧率小于30%)的动力性能良好,当量油耗率在较大负荷工况下有所改善;碳烟在整个运转工况范围内均有大幅度的降低,而HC排放则反之;CO和NO_x排放受乙醇掺烧率影响,NO_x排放量在乙醇掺烧率为10%～20%时明显减少,如继续增大乙醇掺混比例,NO_x排放增加;CO排放量在乙醇掺烧率为10%时最佳,大负荷工况下有明显的降低.     

增压直喷汽油机起动怠速及混合气浓度对微粒排放的影响

在一台增压直喷(GDI)汽油机上,使用快速微粒光谱仪(DMS500)对排气中微粒排放分布进行了实验研究.结果表明:在发动机起动后数秒内微粒排放较高,随着暖机进行积聚态微粒排放减少,热机怠速工况排气微粒主要以核模态为主.随着过量空气系数λ减小缸内峰值压力增加,燃烧持续期缩短,缸内平均温度升高,燃烧后期缸内温度下降幅度增加,混合气氧含量降低,这些均促进了碳烟排放.采用稀混合气时,循环变动升高.低负荷时,积聚态微粒对λ变化较敏感;增加负荷和转速后,积聚态微粒数浓度有所降低,表现为随λ减小而增加的趋势.采用浓混合气时,排气微粒质量迅速增加.在实验工况,排气微粒的几何平均直径(GMD)和中位直径(CMD)基本在10,nm以内,λ为0.8时微粒的GMD和CMD值较大.     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的颗粒排放特性

车用柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料进行试验,采用DMS500快速响应颗粒分析仪进行颗粒物浓度和粒径分布测试,分析乙醇掺混比例、发动机运行工况对颗粒物粒径分布、质量浓度和几何平均直径的影响.研究表明:柴油/乙醇排放的颗粒物呈核态、积聚态双峰对数分布;随掺醇比的增加,小负荷下核态颗粒物数浓度明显降低,中、大负荷下积聚态颗粒物数浓度明显降低,核态颗粒物比例有所增加,颗粒粒径向小粒径方向移动;柴油/乙醇排放颗粒质量浓度普遍低于柴油,颗粒物排放主要集中在积聚态颗粒物;乙醇的掺混能有效降低颗粒物几何平均直径,随掺醇比的增加,颗粒物的几何平均直径呈下降趋势.     

柴油多次喷射对船舶DMCC发动机的影响

为探究带预喷的柴油多次喷射对柴油/甲醇组合燃烧(dieselmethanolcompoundcombustion,DMCC)船舶发动机性能、燃烧和排放的影响,在一台船舶柴油机进行DMCC模式改造的基础上,选择该发动机推进特性常用的3个工况点开展了纯柴油模式和双燃料模式下有无预喷的试验研究.3个工况点分别为发动机25%、50%和75%额定功率点.研究结果表明,发动机采用带预喷的喷射策略可以使双燃料模式下的甲醇替代率大幅提升,并使当量比油耗降低,且负荷越大,当量比油耗降低越多.采用预喷策略后,发动机在两种燃料模式下的燃烧开始时刻都会提前,但在双燃料模式时提前更多,同时双燃料模式下的放热率峰值和压升率峰值大幅降低,燃烧定容度增加,热效率提高.此外,预喷策略可以使双燃料模式下的NOx排放大幅降低,3个工况点分别降低24.97%、37.98%和40.02%;PM(particulate matter)排放略有增加,但仍低于纯柴油无预喷模式.     

高低压废气再循环对直喷增压汽油机影响的实验研究

在某型直喷增压汽油机上分别进行高压废气循环和低压废气循环实验研究。在中低转速部分负荷下对比了发动机燃烧、油耗、排放的相应变化并分析原因。结果表明,随着废气再循环率的上升,在两种不同废气再循环布置方式下,都出现了缸压峰值降低、相位滞后且爆燃裕度提高的情况。其中,低压废气循环对缸压峰值影响效果更明显,相较于高压废气循环进一步下降约20%。两种废气再循环布置方式对中低转速部分负荷下排放有改善,且趋势基本相同。CO排放基本不变。碳氢化合物排放增加,但随着转速的上升,该增加趋势减缓。转速越低,NOx排放降低越明显。     

后喷对轻型柴油机燃烧过程及排放性能的影响

以某轻型柴油机为样机,研究了常用转速1600r.min -1、小负荷率工况下,后喷对柴油机NOx和soot排放特性、燃烧过程及油耗的影响规律.结果表明:后喷会使缸内温度在主燃烧末期再次提升;随着后喷油量增加,主燃烧段缸内压力、最高燃烧温度、平均燃烧温度及主燃烧放热率峰值逐渐降低;随着喷间隔角增加,主燃烧段缸内压力及烧放热率峰值略微上升,但缸内平均温度降低.在小负荷率工况,后喷可以同时有效降低NOx和soot排放,随着后喷油量增加,NOx和soot排放逐渐减少;随着后喷间隔角的增加NOx排放不断减少,soot排放呈现先减小后增加趋势;后喷会增加柴油机的燃油消耗,且随着后喷油量和后喷间隔角的增加,燃油消耗不断上升.     

柴油/乙醇混合燃料的性质及其对发动机性能的影响

研究了不同掺混比例的柴油/乙醇混合燃料的主要理化特性,并结合发动机台架实验考察该混合燃料对发动机性能的影响.实验结果表明,随着乙醇掺混比例的增加,混合燃料的低热值、十六烷值、粘度逐渐降低;混合燃料的低温蒸馏特性较强;助溶剂可有效解决乙醇柴油的相溶问题.发动机实验结果表明,随着乙醇掺混比例的增加,发动机动力性呈现下降趋势;CO、碳烟排放逐渐改善,NOx、HC排放逐渐恶化;燃料的能量消耗率在外特性和负荷特性高负荷工况下逐渐改善,在中小负荷工况恶化.     

喷油参数对聚甲氧基二甲醚/柴油发动机燃烧及其颗粒物排放的影响

在电控共轨高速柴油机试验台上,对比研究了分别以纯柴油和聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油(φ_(PODE)=20%)为燃料时,喷射压力、预喷相位和主喷相位等喷油参数对发动机燃烧及其颗粒物排放特性的影响.结果表明:当喷射压力增大时,预喷燃料放热相位提前,预喷燃烧放热率幅值降低,主喷放热相位提前,最高爆压升高,积聚模态颗粒物排放显著降低,柴油发动机在小负荷下的核模态颗粒物排放大幅升高;当预喷相位提前时,预喷放热相位略微提前且峰值下降,引起小负荷工况下的主喷放热相位延迟,燃烧放热率峰值显著增大,缸压降低,增加了柴油发动机的核模态颗粒物排放而降低了积聚模态颗粒物的排放,且受发动机负荷影响明显;当主喷相位提前时,缸压峰值增大、放热相位提前,使得低负荷下的颗粒物排放升高,高负荷下的颗粒物排放降低;掺混PODE燃料后,柴油发动机的核模态颗粒物排放增大的趋势得到有效抑制.     

重型车用柴油机燃烧与排放特性分析

针对某重型车用柴油机的燃烧特性与污染物排放特点,通过台架试验方法测试了不同转速和不同负荷下重型车用柴油机的燃烧特性、主要污染物PM与NO_x排放。结果表明:对该重型车用柴油机,在外特性高转速工况下,滞燃期增长,缸内燃烧过程中扩散燃烧所占比重增加;在柴油机常用转速1 400 r/min情况下,随着柴油机负荷增加,滞燃期逐渐缩短,燃烧持续期呈先缩短后增加的趋势,扩散燃烧所占比重增加。在外特性低转速工况,柴油机缸内的滞燃期较长,燃烧温度高,碳烟和NO_x排放均较高;在高负荷工况,由于供油量加大,燃烧持续期变长、燃烧温度高,碳烟和NO_x排放也比较高。     

汽油天然气双燃料汽车高原道路排放

使用便携式排放测试系统(PEMS),在一台改装的汽油天然气双燃料汽车上,分别使用汽油和天然气进行道路排放试验;研究不同道路工况、发动机转速与负荷、挡位、车速、排气含氧量、排气温度和排放的关系。结果表明,使用天然气时NO_x排放因子是使用汽油时的15. 03倍;使用汽油时CO、CO_2排放因子是使用天然气时的7. 38倍与1. 38倍。使用天然气与汽油时的排放均有随转速与负荷上升而增加的趋势。使用天然气时,发动机转速有升高的趋势,且排放含氧量与排气温度较高,增加了NO_x排放。随着挡位升高,CO、CO_2排放因子呈现先急后缓的下降趋势。     

进气温度对DMDF发动机燃烧特性和烟度排放的影响

在一台电控单体泵增压中冷发动机上,研究在固定柴油和甲醇供给时刻和供给量条件下,进气温度变化对柴油甲醇二元燃料燃烧特性的影响.结果表明:相同工况下,进气温度从40,℃变化到70,℃可以使爆发压力相差4,MPa,着火时刻相差15°,CA;进气温度的升高,不仅会造成滞燃期缩短、最大爆发压力和压力升高率增大,而且最大爆发压力出现的时刻变早、燃烧相位前移;在部分工况,变化进气温度还伴随燃烧模式的转变.温度变化还表现出柴油甲醇二元燃料燃烧和发动机转速的极大关联:在低速、较大负荷时,进气温度升高会导致输出扭矩下降和当量比油耗升高;在高速时,进气温度升高能提高输出扭矩并降低当量比油耗,但过高的进气温度会使大量甲醇在上止点之前燃烧,降低输出扭矩并提高当量比油耗.进气温度对碳烟排放也有较大影响:随进气温度降低,碳烟排放降低.综合研究结果表明,柴油甲醇二元燃料燃烧进气温度控制在50~70,℃时,可以获得最佳的经济和排放性能.     

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气．水热泵系统进行了制冷性能的实验研究．在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究．结果表明：环境温度31．2℃,蒸发器进水温度由12℃升高到23℃时,室内侧制冷量增加20．4％,系统一次能源利用率提高13.2％;另一方面,当发动机转速由1300dmin升高到190Cr／min时,系统一次能源利用率先增加15．2％,而后降低7．5％,在1600r／min出现峰值．最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况．     

高压共轨柴油机Sub-220 nm超细颗粒物排放特性研究

超细颗粒物是雾霾的重要组分,对人体健康影响极大。在一台六缸高压共轨柴油机上研究不同工况下Sub-220 nm超细颗粒物的排放特性,结果表明:碳烟排放在小负荷时极低,且随着负荷的增加而增加;Sub-220 nm超细颗粒物排放数量浓度在小负荷时高,且随负荷的增加而降低;Sub-220 nm超细颗粒物数量浓度的粒径分布为在小负荷和满负荷时是双峰特性,其余工况是单峰特性;转速升高,缸内气流运动加强,超细颗粒物排放数量浓度明显降低,各特征直径明显降低。