柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的性能与排放研究

为了给柴油／乙醇混合燃料的应用提供试验和理论依据，进行了柴油机燃用柴油／乙醇混合燃料的性能与排放研究，研究结果表明：随着燃料中乙醇掺混比例的增加，有效燃油消耗率有所增加，但当量柴油有效燃油消耗率降低，有效热效率增加；在掺混比例较高时，需要添加十六烷值改进剂提高混合燃料的十六烷值；在同一工况下，发动机排气烟度随乙醇的加入而减少，NOx排放则无明显的增加；排气烟度的下降率随含氧量的增加而增大，未添加十六烷值改进剂时升高的幅度小于添加十六烷值改进剂后．减小供油提前角，NOx排放下降，排气烟度增加。     

弱含氧燃料组分在柴油机上的燃烧过程与排放特性

通过在体积分数为90％的柴油中分别掺混10％生物柴油、10％DMC,连同柴油组成B10、D10和柴油3种燃料．考察了低比例含氧燃料对柴油机燃烧过程、经济性和排放性的影响．试验结果表明：标定工况下,2种舍氧燃料对柴油机缸内最大爆发压力和压升率峰值影响不大,而DMC的加入使DIO的放热峰值明显升高;和柴油相比,BIO的滞燃期缩短约1℃A．而D10的滞燃期较原机状态延长约2℃A。可见DMC造成的着火延迟效应要比同比例生物柴油造成的着火提前效应更为明显：B10的燃油消耗率与柴油基本相当。而DIO的燃油消耗率明显上升;发动机燃用B10时。除NOz在全负荷时升高7．9％外,CO、HC和烟度排放相对有所降低,而混合燃料中DMC的引入虽不利于HC和CO的氧化．但可消除柴油机燃用石化柴油时NOx和烟度排放此消彼长的关系,D10的NOx和烟度排放平均要比柴油分别降低约13．1％和17．7％．综合来看．在柴油中添加低比例生物柴油或DMC可在几乎不影响柴油机性能的基础上部分实现对柴油的完美替代．     

小型风冷柴油机应用乙醇柴油混合燃料的实验研究

通过实验研究了不同掺混比的乙醇柴油混合燃料对小型风冷柴油机性能及排放特性的影响．实验表明，在不改动柴油机结构和参数的情况下，掺入低比例的乙醇，对发动机的动力性影响不大，燃油消耗率有所增加，但能量消耗率有所下降，还可以改善燃烧，降低烟度；HC和CO的排放基本上随着乙醇掺混比的增加而增加，NO的排放趋势正好相反．在本次实验条件下，燃用这种混合燃料存在一最佳掺混比范围．     

混合燃料的内燃机性能实验研究

为探究石油燃料的理想替代能源,以柴油、正丁醇、乙酰丙酸乙酯、生物柴油为基原料配制混合燃料,并在一台单缸常柴L22柴油机实验平台上,进行不同工况条件下的内燃机动力性、经济性和排放性能实验,探究在不同基原料、不同配制比例条件下,内燃机的有效输出功率P、燃油消耗率Be、PM、HC、CO、NOX随转速和负荷的变化趋势.结果表明,在柴油机不做任何改变的情况下,混合燃料可直接适用于柴油机,相对于柴油,混合燃料的输出功率略有降低,燃油消耗率有不同程度的升高;掺入含氧生物质燃料,PM、CO的排放有所降低,HC、NOX排放略有上升,掺入的生物质基原料含氧量越高、掺入比例越大,变化趋势越明显.     

直喷式自然吸气柴油机燃用生物柴油的试验研究

针对柴油机的能耗和排放污染,分析比较了生物柴油和0#石化柴油的理化性质,将配制的B20、B100两种燃料和0#柴油在HF495Q3柴油机上进行了掺烧试验.结果显示,柴油机掺烧生物柴油后的动力性有所下降,最大功率、转矩分别下降约9.8%和5.6%;采用能量等值折合油耗率对经济性进行分析,结果显示折合油耗率变化不大;燃用混合燃料时NOx排放与0#柴油相比均有升高,但烟度、HC和CO排放量低于0#柴油.     

食用油下脚料制生物柴油混合燃料的发动机性能改善研究

在单缸直喷柴油机上燃用生物柴油混合燃料进行动力性与经济性、燃烧与排放特性试验。研究表明:与燃用纯生物柴油相比,发动机燃用生物柴油醇类混合燃料功率降低;有效燃油消耗率增加,有效能量消耗率降低;燃烧压力曲线后移,小负荷时峰值压力降低,中高负荷时峰值压力增加;CO与碳烟排放浓度降低(掺混甲醇效果更好)、HC排放略有增加但绝对值低、NOX排放基本保持不变。     

燃用橡胶籽生物柴油柴油机的性能与排放特性

按体积比将20%的橡胶籽油生物柴油与80%的-10^#柴油混合配制了B20生物柴油,12150ZL型涡轮增压柴油机和福田风景BT6516B1DBA型面包柴油车上研究了燃用B20时的外特性、负荷特性、万有特性以及自由加速烟度与排放特性。结果表明,与燃用-10^#柴油相比,柴油机燃用B20时燃油消耗升幅不高于1.7%,而功率和转矩分别升高0.16%～1.16%和0.07%～1.17%,最大爆发压力变化不大,并且排气温度和烟度值均有所降低。燃用B20有助于降低污染物排放,与燃用-10^#柴油相比,自由加速烟度的净化率达15.79%。     

ZS1110T型直喷式柴油机燃用生物柴油的试验研究

对ZS1110T直喷式柴油机燃用生物柴油进行了试验研究.结果表明:在不对原机结构作任何改动的情况下,燃用生物柴油的有效功率比柴油的有效功率大约低10.2%,生物柴油的燃油消耗率比柴油大约高出13.1%.在排放方面,在原机上燃用生物柴油可以降低CO、HC、碳烟排放,由于生物柴油中含氧量高,所以NOx排放比柴油略有增加.从试验中的排放效果来看,生物柴油是柴油机理想的低排放代用燃料.     

供油提前角对发动机燃用B20的性能影响

建立了基于AVL Fire的 WP10.340E32柴油机喷雾和燃烧的仿真模型,研究供油提前角对柴油发动机燃用B20生物柴油-柴油混合燃料时扭矩、燃油消耗率和 NOx 排放量的影响。研究表明,随着提前角的增大,发动机扭矩逐渐增大,动力性增强;燃油消耗率略有降低;NOx 排放量有所增加。     

柴油机燃用生物柴油燃烧与排放

研究了柴油机燃用0号柴油和生物柴油的燃烧放热规律．通过对燃烧特征参数的计算分析，发现生物柴油的燃烧始点有所提前，滞燃期缩短；燃烧初期放热尖峰出现时刻对应的曲轴转角有所提前，瞬时放热率峰值下降；燃烧持续期延长．同时还比较了柴油机燃用生物柴油和0号柴油的经济性和排放特性，发现燃油消耗率增加12％，而各种排放污染物除NOx略有上升外，CO、HC和颗粒物PM均显著下降．     

柴油机燃用生物柴油和柴油混合燃料的试验研究

通过对比实验研究了柴油机燃用生物柴油和柴油的混合燃料对动力性、经济性和排放特性的影响.试验结果表明:发动机燃烧过程的滞燃期略有增长,燃烧压力、压力升高率和放热率的曲线均右移,且最大值有所下降.柴油机燃用混合燃料使柴油机的动力性能和经济性能有所降低,但发动机的HC,CO,NOx和碳烟的排放却有所改善.发动机燃用混合燃料是可行的.     

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的性能与排放研究

研究了二甲醚／柴油混合燃料的互溶性，包括饱和蒸气压和浊点的测量，并在CA4113直喷式柴油机上开展了燃用不同比例二甲醚／柴油混合燃料的试验研究．通过优化发动机系统参数，寻求在柴油机上燃用混合燃料的合适配比．结果表明：随着二甲醚添加比例的增大，二甲醚／柴油混合燃料的饱和蒸气压上升，浊点明显下降，互溶区扩大，当采用0#柴油时，D30燃料（质量分数为30％的二甲醚和70％的柴油混合而成）的浊点可降低到-6℃；由于混合燃料的热值降低，当不增加循环供油量时，发动机功率下降；由于混合燃料含氧量增加，燃烧更为完善，燃油经济性有所改善；发动机在高负荷范围内碳烟降低60％以上，在整个负荷范围内NOx排放可以降低30％左右。     

Ce基FBC催化柴油机碳烟氧化特性的试验

为了研究Ce基燃油添加剂(FBC)对柴油机碳烟催化氧化的效果,采用环烷酸铈溶液作为FBC,按照Ce元素质量分数分别为50,100,150,300 mg·kg~(-1)加至柴油中,依次标记为F50,F100,F150,F300.在发动机台架上进行了燃用FBC燃油的烟度、颗粒粒径分布和氧化特性以及微粒捕集器(DPF)催化再生的试验研究.结果表明:添加FBC可以改善柴油机燃油消耗率,降低排气温度和烟度排放;柴油机燃用FBC燃油时,其碳烟颗粒质量分布总体向着小粒径方向移动,排放颗粒物中积聚态颗粒物所占比重有所上升,而粗粒子模态所占比重下降;FBC对碳烟颗粒的催化效果非常显著,碳烟氧化特征温度随着FBC比例的增加而降低,柴油机燃用FBC燃油有利于降低DPF再生平衡温度.     

柴油机燃用F-T/生物柴油混合燃料的排放性能研究

以未做调整的四缸增压中冷发动机为试验样机,分别燃用不同比例的F-T/生物柴油混合燃料,对混合燃料的常规排放尤其是非常规排放进行了对比研究。结果表明:F-T/生物柴油混合燃料相对于0#柴油可明显改善NO_X、CO和碳烟的排放,但随着生物柴油比例的提高,NO_X、CO排放略有升高,碳烟排放则随着生物柴油比例增加而降低;外特性下,混合燃料随着生物柴油比例的提高,HC排放相对于0#柴油有明显下降;非常规排放中混合燃料可有效降低甲醛排放;SO_2排放也有明显下降,但随生物柴油配比的增加而有上升的趋势。混合燃料能有效抑制苯类排放。     

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.     

重型车用柴油机植物油代用燃料试验

针对重型车辆作业中燃料可能出现短缺的问题,对三种植物油代用燃料的主要理化性质进行测试分析;并在150 mm缸径单缸柴油机台架上试验研究柴油机燃用植物油代用燃料的缸内燃烧及发动机性能变化状况。结果表明:常温条件下,两种食用油的运动黏度分别是柴油的14倍和17倍,而十六烷值仅为柴油的64%和73%;生物柴油十六烷值较高,着火性能好,但密度、黏度较高。植物油代用燃料运动黏度值在20～40℃温度区间内变化显著,在40～60℃区间内变化减缓。在标定工况下,单缸机燃用植物油代用燃料相比燃用柴油的缸压峰值下降,燃烧始点提前,放热持续期增长,最大压升率下降。在最大扭矩工况下,单缸机燃用植物油代用燃料燃烧始点推迟,预混合放热峰值较高,放热更加剧烈,最大压升率上升。单缸机在两种工况下燃用生物柴油的排温相比燃用柴油分别下降了13℃和19℃,燃用两种食用油的排温与柴油基本相当。柴油机燃用植物油代用燃料的最大功率及扭矩相比柴油下降,油耗率上升。其中,单缸机在标定工况下燃用生物柴油的功率降幅为7.78%,油耗率上升15.2%,变化最为显著。     

柴油机燃用生物柴油的特性

为了掌握柴油机燃用生物柴油时的性能变化，在四缸废气涡轮增压直喷式柴油机上燃用0^#柴油、脂肪酸甲酯和分别含有30％及50％（质量比）脂肪酸甲酯的混合柴油，在1800r／min和2200r／min全负荷工况下，进行了柴油机动力性、燃料经济性、HC、CO、NOx、排气烟度和自由加速工况下的排气烟度试验。通过对比发现，柴油机燃用含有脂肪酸甲酯的燃料对动力性、燃料经济性的影响较小，可以显著降低HC排放和排气烟度，但CO排放会略有增加，NOx排放则随燃料脂肪酸甲酯含量的提高有明显增加。研究表明，脂肪酸甲酯可作为柴油机的替代燃料，值得推广应用。     

柴油机燃用纳米CeO_2催化柴油的缸内碳烟分布

利用缸内燃烧可视化技术研究了催化柴油的碳烟生成过程和浓度分布规律,并分析了高压共轨柴油机燃用催化柴油的燃烧特性和烟度排放.结果表明:随着CeO_2质量浓度的增大缸内燃烧时碳烟火焰出现位置提前,消失的时刻更早;与燃用纯柴油相比,催化柴油的缸内碳烟生成区域减小,碳烟浓度降低,碳烟面积占有率比较小,而柴油机排气烟度有所降低,且随着负荷的增加改善效果更明显;纳米CeO_2颗粒会改善燃油燃烧过程并提高放热速率,柴油机燃用催化柴油后燃烧始点提前,缸内压力峰值、放热率峰值和压力升高率峰值均增大,且对应相位更加靠近上止点.     

柴油机燃用乙酰丙酸乙酯-柴油混合燃料的试验研究

采用柴油机台架试验,测量了乙酰丙酸乙酯(Ethyl Levulinate,EL)-柴油混合燃料的燃烧排放性.结果表明:在不作任何调整的情况下,几种混合燃料均可直接用于柴油机.随着输出功率升高,油耗率均逐渐减低,达到最低值后逐渐升高,NOX、CO、CO2和烟度排放整体上都是增加的,HC的排放变化趋势不明显.随着EL混合比例的增大,油耗率有所增大,HC、NOX和CO2的排放整体上均逐渐增大,CO和烟度排放的变化在低功率运行时并不明显,在输出功率较大时,随EL含量的增加明显地降低.研究EL与柴油混合燃料的燃烧排放特性,为EL作为柴油替代燃料的应用推广提供参考,有利于生物质资源的合理化、规模化利用.     

汽油机燃用乙醇汽油在高原环境下的动力性及经济性分析

高原地区在汽油机上进行了纯汽油与E10乙醇汽油的动力性、经济性的对比试验.试验结果表明,E10燃料的稳定性良好;燃用E10乙醇汽油混合燃料后,能保持发动机的原机动力性;在海拔2000米左右动力性有微量下降,燃料消耗率有微量上升,但随着海拔的进一步升高,动力性反而有所上升,燃料消耗率有所下降.