加氢生物柴油-乙醇-柴油在高压共轨柴油机上的燃烧与排放特性

为了研究加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的燃烧和排放性能,配制加氢生物柴油-柴油二元燃料(PHC10、PHC20、PHC30)和加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料(PHC5E5、PHC10E10、PHC15E15),选取1 800r/min时25%、50%、75%和100%负荷工况作为测试工况,在高压共轨四缸柴油机上对各混合燃料进行燃烧试验研究。试验结果表明:在100%负荷工况下,与柴油相比,二元燃料、三元燃料的着火时刻分别提前、滞后,这是加氢生物柴油和乙醇的不同十六烷值影响的结果;二元燃料的着火时刻提前,着火延迟期内形成的可燃混合气数量较少,而且加氢生物柴油的低热值较低、运动黏度较高,在主燃烧阶段内的最大缸压和放热率峰值均低于柴油;对于三元燃料,初期燃烧放热可以有效降低乙醇的汽化潜热带来的不利影响,而且乙醇挥发性能较好和氧含量较高,使得三元燃料在主燃烧阶段内的最大缸压和放热率峰值均大于柴油。三元燃料的HC和CO排放均高于二元燃料,二者的差异随着负荷的增大而减小;混合燃料的NOx排放受负荷影响较大,在25%和50%负荷工况下,三元燃料的NO_x排放低于二元燃料,而在75%和100%负荷工况下呈现相反的趋势;三元燃料的碳烟排放低于二元燃料。该研究可为加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料在发动机上的应用提供基础数据。     

基于热力学相平衡模型的多组分燃料低温特性研究

该文采用差示扫描量热仪对比研究了棕榈油生物柴油(palm methyl ester,PME)-柴油二元燃料和PME-乙醇-柴油三元燃料的结晶和熔融特性,并基于热力学相平衡理论构建模型计算多元燃料的析晶点.结果 表明,在正十二烷(C12)中加入PME和乙醇可以显著提高析晶点,其中三元燃料的析晶点明显低于二元燃料.这是因为...     

多组分燃料液滴高温蒸发耦合机制研究

以高挥发性的乙醇与低挥发性的加氢生物柴油和柴油构成的多组分混合燃料为研究对象，研究了单个液滴在高温下的内部蒸汽气泡动力学及蒸发特性。在恒温加热炉中，采用挂滴法结合高速显微成像技术，在773、873和973 K温度下，捕捉了加氢生物柴油-乙醇-柴油混合燃料液滴在蒸发过程中的形态变化，分析了液滴的归一化平方直径和寿命等特征。研究表明，在773 K下，蒸发过程较平稳，液滴体积均匀减小，而在973 K下，0.093 s时液滴内开始产生微小气泡并逐渐增大；在0.767 s时再次形成微小气泡，并于0.907 s时出现第2次破裂。升高环境温度有助于增加燃料液滴的蒸发速率，加剧蒸发过程中的微爆现象，一定程度上缩短了液滴的蒸发时间；蒸发过程中液滴内部的气泡增长与汽液界面的Rayleigh-Taylor不稳定性有关，且在液滴表面观察到了表面张力现象；与柴油相比，随着二元燃料中加氢生物柴油含量的增加，组分对蒸发的抑制作用更强，与二元燃料相比，三元燃料中的乙醇促进了微爆，缩短了液滴蒸发；三元燃料的液滴蒸发按序呈现乙醇主导、乙醇和柴油共同主导以及三者共同蒸发3个典型特征阶段。     

脂肪酸甲酯结构对生物柴油低温流动性的影响

从分子结构出发,根据结晶理论,应用气质联用仪和低温性能测试仪研究生物柴油的组成对低温流动性的影响,为改善生物柴油的低温流动性提供理论指导,并提出生物柴油是伪二元混合物(高熔点的饱和脂肪酸甲酯和低熔点的不饱和脂肪酸甲酯)的观点.研究结果表明,生物柴油主要由豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、花生酸甲酯、山嵛酸甲酯、木焦油酸甲酯、棕榈油酸甲酯、油酸甲酯、二十碳烯酸甲酯、芥酸甲酯、亚油酸甲酯和亚麻酸甲酯等组成.生物柴油的低温流动性主要取决于饱和脂肪酸甲酯,饱和脂肪酸甲酯尤其是长碳链质量分数越高,低温流动性越差.高品位的生物柴油应尽量少含多不饱和脂肪酸甲酯和饱和脂肪酸甲酯,尤其是三不饱和脂肪酸甲酯和烷基碳链在20个碳以上的饱和脂肪酸甲酯.     

低乙醇配比的乙醇-柴油混合燃料空化特性试验

为了完善乙醇-柴油混合燃料的喷嘴孔内空化现象及近场喷雾特性研究,利用高速摄像机和放大尺寸单孔透明喷嘴观察乙醇体积分数分别为0%、5%和10%的3种乙醇-柴油混合燃料在喷孔中的两相流动及近场喷雾,在喷射压力为0.26~0.46 MPa的范围内对空化特征长度、流量系数、空化数、雷诺数等特性参数及喷嘴近场喷雾特性进行了分析。将3种混合燃料分别命名为E0D100N0、E5D90N5和E10D85N5,其中E、D、N分别代表燃料中的乙醇、柴油和助溶剂正丁醇,下标表示各成分的体积分数。试验结果表明:随着燃料中乙醇含量的增加,E0D100N0、E5D90N5和E10D85N5的空化初生及超空化对应的阈值喷射压力依次降低,空化发展期逐渐缩短,超空化期相应延长;在无空化和空化初生期乙醇含量的改变对近场喷雾锥角的影响并不明显,在空化发展期和超空化期,3种燃料近场喷雾锥角随乙醇含量的提高而增大,在柱塞流阶段,3种燃料近场喷雾锥角均接近0°;在同等喷射压力下,E0D100N0、E5D90N5和E10D85N5对应的流量系数和雷诺数依次增大,在柱塞流阶段,3种燃料对应的流量系数和雷诺数均急剧下降。     

生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的燃烧和排放特性

为了研究生物柴油-乙醇-水微乳化燃料在柴油机上的应用,在一台单缸直喷式柴油机上进行了燃烧特性和排放特性的对比试验,分别使用燃烧分析仪和排放分析仪,测录燃料的燃烧压力和排放浓度.研究结果表明:与生物柴油相比,随着乙醇和水的加入,微乳化燃料的压力曲线、压力升高率曲线以及放热率曲线明显后移;小负荷时,生物柴油-乙醇-水微乳化燃料峰值燃烧压力高,而峰值压力升高率和峰值瞬时燃烧放热率略低;大负荷时,微乳化燃料峰值燃烧压力、峰值压力升高率和峰值瞬时燃烧放热率均明显增加;微乳化燃料燃烧开始时放热明显滞后,燃烧结束时放热明显提前,微乳化燃料NOx和烟度排放降低.     

柴油机燃用乙醇-柴油-汽油混合燃料的试验研究

以汽油为助溶剂配制出均匀稳定的乙醇-柴油-汽油混合燃料,在单缸四气门135柴油机上对燃用不同配比混合燃料及使用不同油嘴型式进行了性能试验。结果表明:燃用适当配比的乙醇-柴油-汽油混合燃料,柴油机动力性、经济性基本不变,碳烟和NOx排放下降明显;着火滞燃期延长,缸内平均温度下降,燃烧速率加快,燃烧持续期缩短;当使用HL伞喷油嘴燃用E20G15燃料时,着火滞燃期进一步延长,油气混合速率和混合气均匀度明显提高,在整个工况范围内,气缸压力和缸内平均温度均较低,碳烟和NOx排放同时降低,其燃烧过程具有明显的热预混合燃烧特征。     

乙醇和柴油的相容性研究

以相分离温度及其变化幅度为指标考察了乙醇和柴油的相容性。结果表明,直馏和加氢柴油馏分油及所有市售柴油与乙醇的相分离曲线随乙醇含量增大呈先上升后下降的变化规律,馏分油在乙醇含量为5%~20%范围内,相分离温度升高25~40℃,调合柴油在乙醇含量为10%~20%时,相分离温度升高10~15℃,且在乙醇含量约50%时相分离温度都达到最高值;芳烃含量较高的催化裂化柴油相分离温度随乙醇含量增加呈单调升高的趋势,但整体升高幅度小于15℃。柴油的烃族组成和50%馏出温度对乙醇与柴油的相容性有较大影响。加入助溶剂后乙醇和柴油的低温稳定时间明显延长。     

柴油-生物柴油混合燃烧对碳烟排放的影响

应用零维单区模型对柴油-生物柴油混合燃料在内燃机中的燃烧进行了数值模拟计算,从化学动力学角度,通过分析混合燃料在内燃机均质压燃边界条件下燃烧的关键中间产物和最终生成物的摩尔分数变化以及关键基元反应,总结出了生物柴油掺入柴油后燃烧对碳烟排放的影响.结果表明:生物柴油甲基酯团中的氧原子在燃烧反应过程中始终与燃料中的一个C原子相连,因此使可能生成(soot)的C原子减少,从而降低了混合燃料soot的排放.但生物柴油与其他有氧燃料相比,如乙醇,掺入柴油燃烧降低soot排放的效果要差,有氧燃料中含氧部分的化学结构的差异会对降低soot的排放产生不同效果的影响.     

柴油机燃用乙醇-柴油-汽油混合燃料的试验研究

以汽油为助溶剂配制出均匀稳定的乙醇-柴油-汽油混合燃料，在单缸四气门135柴油机上对燃用不同配比混合燃料及使用不同油嘴型式进行了性能试验。结果表明：燃用适当配比的乙醇-柴油-汽油混合燃料，柴油机动力性、经济性基本不变，碳烟和NOx排放下降明显；着火滞燃期延长，缸内平均温度下降，燃烧速率加快，燃烧持续期缩短；当使用HL伞喷油嘴燃用E20G15燃料时，着火滞燃期进一步延长，油气混合速率和混合气均匀度明显提高，在整个工况范围内，气缸压力和缸内平均温度均较低，碳烟和NOx排放同时降低，其燃烧过程具有明显的热预混合燃烧特征。