高原地区高压共轨柴油机掺烧生物柴油的性能研究

研究了在高原地区（81Kpa）掺烧不同比例生物柴油(B10,B20,B30,B50)在高压共轨柴油机上的性能,对发动机的动力性,经济性,烟度进行对比试验。结果表明：燃用一定比例的生物柴油发动机实测油耗增加,并且随生物柴油掺烧比例增加而增加;动力性和碳烟排放降低,并且随着生物柴油掺烧比例的增加逐渐降低。     

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.     

地沟油生物柴油-柴油混合燃料燃烧特性和排放特性的试验研究

在不改变双缸直喷式柴油发动机任何结构参数的情况下,通过台架试验,研究了掺烧0%、10%、20%、30%、40%、50%地沟油生物柴油与柴油的混合燃料对发动机性能的影响。结果表明:在不调整柴油发动机结构参数的条件下,使用任意配比地沟油生物柴油-柴油混合燃料引起柴油机的最大输出功率均有所下降;燃油消耗率在小、中负荷时均明显高于柴油,在大负荷时与柴油接近;所有工况NOx排放增加,大掺烧比时NOx排放增加明显;排气烟度在任何负荷下均明显降低;CO排放量在小负荷工况时比柴油略高,在中、大负荷工况时比柴油明显降低;HC排放量在小、中负荷时比柴油高,在大负荷时比柴油低。综合考虑动力性和排放性,实际掺烧使用地沟油生物柴油时,其掺烧比以不超过30%为宜。     

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.     

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。     

调合生物柴油颗粒物的微观特性研究

为研究生物柴油对柴油机排放颗粒微观特性的影响,利用微孔均匀沉积式碰撞采集器(MOUDI)分析不同比例调合生物柴油颗粒物的粒径分布,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测微观形貌,根据计盒维数算法,计算颗粒物的分形维数。结果表明:调合生物柴油B20(在0#柴油中掺入20%的生物柴油)的粗态颗粒呈现分层堆积,原始粒子的粒径均大于45 nm,纯柴油(B0)的原始粒径为29 nm左右;所有颗粒物的质量浓度峰值均出现在0.18~0.32μm区间,发动机处于高负荷(75%和100%负荷)工况下,随着生物柴油掺混比的增加,积聚态和粗粒子态颗粒的质量浓度均逐渐下降,B20的积聚态颗粒质量下降至纯柴油的36.7%;两种计盒维数随生物柴油比例的增加而逐渐增加,说明颗粒物之间的重叠现象更明显,边界趋于不规则。     

柴油轿车燃用生物柴油的模态颗粒排放特性

以帕萨特柴油轿车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪(EEPS),对分别燃用沪Ⅳ柴油、生物柴油混合体积分数分别为5%,10%,20%和50%的沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料、纯生物柴油的模态颗粒排放特性进行了试验研究.结果表明:GB18352.3—2005Ⅰ型试验循环中,该车燃用生物柴油的聚集态颗粒数量浓度下降,核模态颗粒数量浓度上升,总颗粒数量浓度变化不大;随着生物柴油混合比例的增加,该车燃用沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料排气颗粒的平均粒径降低,颗粒数量浓度峰值向小粒径方向偏移.     

调合生物柴油发动机颗粒物氧化特性研究

为研究生物柴油对柴油机排放颗粒氧化特性的影响,利用MOUDI采样器采集不同燃料的排气颗粒物,分别借助透射电镜(TEM)、热重分析仪(TGA)研究颗粒物微观形貌及氧化特性,再利用高倍透射电镜(HRTEM)分析氧化过程中颗粒物微观结构的变化。结果表明:相比于纯柴油,燃用B20燃料(0#柴油掺混20%生物柴油)后,排气颗粒整体尺寸减小且局部重叠和堆积效应减弱,初始粒子粒径增加,全负荷工况下,B0、B20的初始粒子平均粒径分别为32.08 nm、43.42 nm;随着生物柴油掺混比增加,颗粒物起燃温度及最大氧化速率温度依次降低,B0、B5、B10、B20对应的最大氧化速率温度分别为605℃、572℃、524℃、507℃,但B20颗粒物氧化速率峰值较B0增加了约35%,表明B20颗粒物氧化速度加快;颗粒物氧化后的微观结构变化表明,掺烧生物柴油,颗粒物多核结构增多,内核尺寸约为5 nm,多核颗粒内核的氧化活性高于外壳且氧化过程中出现中空胶囊状结构,掺烧生物柴油使颗粒物氧化活性增加。     

燃用生物柴油国Ⅴ公交车的颗粒排放与微观形貌

以一辆国Ⅴ柴油公交车为研究对象,试验研究了该车燃用不同比例废弃油脂制生物柴油?柴油混合燃料在中国典型城市公交循环（CCBC）下颗粒物质量、颗粒数量、粒径分布与颗粒微观形貌特征。结果表明：随着生物柴油比例的增加,排放的尾气颗粒物质量和固态颗粒数量减小;燃用生物柴油的尾气颗粒典型微观结构与柴油的类似,由多个准球状基本碳粒子堆积而成,呈链状、枝状等不规则结构;与燃用柴油的相比,燃用生物柴油的尾气颗粒基本碳粒子粒径较小,分形维数较大,空间结构更紧密;燃用生物柴油的尾气颗粒在团聚处更易被氧化, 颗粒的分形维数和基本碳粒子直径随着氧化进行而增大;燃用柴油的尾气颗粒的氧化主要以最外壳边界碳层湮灭为主,颗粒分形维数、基本碳粒子直径随着氧化进行而减小。     

双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油综合性能研究

双通道镶块结构在一定程度上提升了涡流室柴油机的性能,在该结构基础上掺烧生物柴油,探究双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油的综合性能。通过发动机台架试验得到了双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油时的各项性能指标,分析生物柴油掺烧比对双通道镶块涡流室柴油机性能的影响规律。试验得出:掺烧生物柴油会降低发动机的最大输出功率,降幅随掺烧比增加而增大,掺烧比低于30%时对发动机动力性能影响较小:掺烧生物柴油会增加燃油消耗率,但部分工况下的等效燃油消耗率有所降低:掺烧生物柴油有利于碳烟、HC、CO的排放控制,但掺烧比大于20%时会导致NO_X排放增加。     

冷起动时甲醇掺烧液化气发动机的甲醛和未燃甲醇排放

基于单循环燃料喷射控制策略及冷起动,在一台125mL单缸电控喷射点燃式发动机上,试验研究了LPG(液化石油气)与甲醇循环喷射量的质量比和LPG迟后甲醇喷射时刻对甲醇掺烧LPG发动机甲醛和未燃甲醇排放的影响.甲醇掺烧LPG发动机中LPG仅起辅助起动作用.试验结果表明:增大LPG与甲醇循环喷射量质量比可使甲醇掺烧LPG发动机着火性能改善,未燃甲醇排放减少,甲醛排放增多;合理控制LPG迟后甲醇喷射时刻可显著改善着火性能,减少未燃甲醇排放,而甲醛排放稍有增加;LPG迟后甲醇在曲轴转角为276°时(上止点前)喷射,缸内最大压力达4.46MPa,未燃甲醇的体积分数减小到1173×10-6.甲醇掺烧LPG发动机时起动工况的甲醛和未燃甲醇排放量随LPG与甲醇循环喷射量的质量比和LPG迟后甲醇喷射时刻的变化呈相反的变化趋势.     

含氧燃料添加对引燃式天然气发动机细颗粒排放的影响

为了降低柴油引燃天然气发动机的颗粒排放,在改装的柴油机上试验研究了含氧燃料碳酸二甲酯(DMC)添加对柴油引燃天然气发动机燃烧和颗粒排放的影响。通过对比分析不同的含氧燃料掺混比下的燃烧参数和颗粒排放特性发现:随着引燃燃料中DMC掺混比的增大,引燃燃料中含氧量(氧的质量分数)的不断增加,滞燃期逐渐推迟,初始燃烧放热率峰值增大,初始燃烧期逐渐延长,总燃烧持续期不断缩短;柴油引燃天然气发动机的颗粒排放呈现单峰分布,随着引燃燃料中含氧量的增加,颗粒数量浓度峰值粒径向大颗粒粒径方向移动,颗粒的数量浓度和质量浓度同时减小,当引燃燃料中含氧量达20%时,颗粒质量浓度降幅达70%,颗粒数量浓度降幅达86%。因此,引燃燃料中添加含氧燃料DMC是一种降低柴油引燃天然气发动机颗粒排放的有效方法。     

基于MATLAB的地沟油生物柴油掺烧比优化分析

通过10种不同掺烧比的地沟油生物柴油在双缸直喷式柴油发动机上的发动机台架试验,研究了地沟油生物柴油的动力性、经济性以及排放性随掺烧比变化规律。并根据实验结果,在柴油机应用较多的中等负荷情况下利用遗传算法通过MATLAB仿真了最优掺烧比。优化结果显示:中等负荷情况下,地沟油生物柴油与柴油的最佳掺烧比为21∶78。此时,发动机功率降低不多,油耗率增加4.43%,NOX排放减少5.01%,碳烟排放减少20.76%,其综合性能达到最优。     

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.     

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。     

柴油机燃用多种燃料的性能与排放特性

对生物柴油、乳化油、微乳化油作为一种环保节能型燃油的理化特性进行了分析,通过在YZ4102ZLQ型发动机上采用标准0#柴油、Karte生物柴油、微乳化柴油和微乳化生物柴油以及葵花籽油等燃料进行对比试验,研究了不同燃料对发动机性能和排放特性的影响.试验结果表明,在保持柴油机转速和功率不变的前提下,不同燃料的比油耗及热效率根据工况的变化而发生变化.植物油和生物柴油能有效地降低CO的排放,微乳化柴油能显著降低碳烟的排放,微乳化生物柴油能显著降低NOx和烟度排放,但HC和CO排放量升高.     

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.     

甲醇/生物柴油燃烧颗粒的结构特征研究

为探讨甲醇对生物柴油颗粒形成的作用机理,采用扫描电镜(SEM)与X射线小角散射(SAXS)相结合的方法,针对颗粒的微观形貌以及孔隙结构,分析了甲醇对生物柴油燃烧颗粒的散射强度、回转半径、平均半径等参数的影响;通过引入分形理论,探明不同甲醇掺混比的生物柴油燃烧颗粒的形态特征。结果表明:SAXS的粒径测量结果与电镜图像上的测试结果具有良好的一致性;生物柴油燃烧颗粒表面附着较多的未燃可溶有机物,促进了颗粒间的凝并与生长,形成的颗粒粒径较大;随着生物柴油中甲醇掺混比的提高,燃烧颗粒的散射强度逐渐增强,回转、平均半径逐渐减小,通过回转半径求得的B100、BM10、BM20燃烧颗粒的平均半径分别为17、16.4、15.9nm;随甲醇掺混比的增加,颗粒的质量分形维数逐渐增大,表面分形维数逐渐减小,生物柴油中掺混甲醇后,燃烧产生的颗粒结构变得更加紧凑,质量分布更加均匀。该研究可为在控制NOx排放的基础上降低柴油机颗粒排放提供参考依据。     

甲醇柴油双燃料发动机甲醇掺烧比例的正交试验研究

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇双燃料工作模式,开展了甲醇柴油双燃料发动机进气预混甲醇掺烧比例的正交试验,对能耗及排放约束条件下的甲醇掺烧比例进行了研究.结果表明:在正交试验范围内各种工况下,发动机按最低能耗率要求得到的最佳甲醇掺烧比例为55%~60%;以降低烟度为需求目标,并以一定的能耗率作为约束时,大部分工况下得到的最佳甲醇掺烧比例为50%以上,受发动机压力升高率的限制,掺烧比例不宜超过70%.