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。     

柴油机燃用混合含氧燃料的燃烧与排放

为协同推广使用不同生物质来源的乙醇和生物柴油,研究了不同混合比下乙醇-柴油-生物柴油混合含氧燃料的经济性、动力性与排放特性,为混合含氧燃料的推广应用提供理论和试验依据。研究结果表明:以柴油为参照,柴油机燃用3种混合燃料时的缸内压力均略有降低,EBD1(80%柴油+20%生物柴油)峰值压力出现位置提前约1°CA,乙醇的加入使EBD2(70%柴油+20%生物柴油+10%乙醇)和EBD3(55%柴油+20%生物柴油+25%乙醇)压力峰值略有滞后;3种混合燃料对应放热率曲线峰值均低于纯柴油。随生物柴油以及乙醇掺混比例的增加,混合燃料的放热率峰值呈现不同程度的下降;随混合燃料含氧量的增加,HC和CO排放均有不同程度的降低,烟度排放下降趋势明显,而NOx排放则略有增加。     

汽车燃料及发展趋势分析

随着汽车保有量的增长,人类将面临更加严峻的石油资源的危机和挑战.寻找适合本国国情的代用燃料已成为各国研究的重点.该文首先介绍了汽油和柴油等传统燃料的特点,接着对比分析了天然气、氢能、醇类燃料、生物柴油等几种主要的车用替代燃料的制作方法、使用范围、特点,展望了车用燃料未来发展趋势,总结出我国可以走技术多样化、能源多元化的道路,最终探索出一条具有中国特色的汽车产业发展道路.     

我国柴油车能源发展趋势研究

随着我国汽车行业的快速发展,汽车保有量高速增长,随之而来的能源危机问题和环境污染问题已经成为人们关注的焦点。本文介绍了柴油机相对于汽油机的优势所在,指出了柴油机的发展是新趋势,也说明了几种在柴油机上使用的代用燃料的研究现状,展望了柴油车新能源的发展趋势,提出生物柴油将会是未来推广使用的柴油机新型燃料。     

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.     

生物柴油添加于柴油对混合燃料发火性、防腐性、热值影响的研究

为了分析生物柴油添加于柴油对混合燃料发火性、防腐性、热值等理化特性的影响,按照不同比例配制相应的混合燃料B10~B90,参照相应的国家标准,对混合燃料的十六烷值、铜片腐蚀、低位热值分别进行试验研究.结果表明,混合燃料的十六烷值与生物柴油的添加比例呈线性关系变化,并随其比例增加而逐渐增大;铜片腐蚀的程度亦随生物柴油比例的增加而逐渐增大;低位热值与生物柴油比例为指数关系,并随其比例变化而呈下降趋势.     

我国替代石化燃料的新能源研究——生物燃料

生物燃料属于生物能源,是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油,可以替代由石油制取的汽油和柴油。近年来,受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,我国石油需求快速增长,石油进口不断增加,国际石油资源不断减少,推动了国际生物柴油和燃料乙醇等生物燃料化工产业发展,特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模,生物柴油产业已经起步。     

乙醇-柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究

研究了在常温下含不同乙醇比例的乙醇-柴油对助溶剂庚醇所需量及所需搅拌时间.测定不同比例乙醇-柴油混合燃料的燃烧值,确定乙醇在乙醇-柴油混合燃料的最佳配比.还研究了添加剂二茂铁对乙醇-柴油混合燃料燃烧效率的影响.结果表明:当混合燃料中乙醇含量为12%,庚醇含量为8.69%时,乙醇-柴油混合燃料的燃烧热与相应乙醇和柴油的燃烧热之和相比,热量损失较少,为0.97%.当混合燃料中添加二茂铁含量为0.7%时,燃烧值平均增加0.988%,相应的炭渣残余量最小.     

生物柴油与轻柴油混合燃料的理化特性

用0#柴油与大豆毛油制成的生物柴油配成10种不同掺混比的混合燃料,测定了混合燃料的兼容性、密度、闪点、馏程、运动粘度、酸值、凝点和冷滤点等指标.结果表明:生物柴油与0#柴油具有良好的兼容性,其混合燃料的密度、闪点、蒸馏温度、运动粘度和酸值随生物柴油掺混比的增大而增大,生物柴油的凝点和冷滤点偏高;掺混比小于或等于20%的混合燃料基本符合国家轻柴油标准;而使用较高掺混比的混合燃料时,必须对馏程、酸值和冷滤点等指标进行改进.     

汽化潜热和黏度对含氧燃料喷雾特性影响研究

通过配比柴油/生物柴油/正丁醇混合燃料、柴油/汽油/正庚烷混合燃料,分别和柴油/2,5-二甲基呋喃混合燃料的汽化潜热和黏度一致。基于高压定容装置,利用高速摄影技术对不同含氧燃料的宏观喷雾特性进行研究,分析汽化潜热和黏度的改变对燃料喷雾锥角和贯穿距离的影响。结果表明:含氧燃料的黏度增大,喷雾锥角和贯穿距离均变小;且对喷雾锥角影响显著。汽化潜热增大,会引起喷雾锥角的降低和喷雾贯穿距的增大。相比于其他两种含氧燃料,柴油/2,5-二甲基呋喃混合燃料在相同试验工况下的喷雾特性更好,有利于增强燃料雾化混合质量。     

生物柴油/柴油混合燃料喷雾特性

为了研究生物柴油及其与柴油混合燃料的雾化质量,在燃油雾化质量评价理论的基础上,采用高分辨率数码照相机对纯柴油、纯生物柴油以及两者混合燃料的喷雾特性进行了对比研究;计算分析了喷雾锥角、喷雾油滴的尺寸数目分布、尺寸累计体积分布、平均直径、特征直径和发散边界.结果表明:随着生物柴油掺混比的增大,喷雾锥角减小,喷雾油滴的平均直径增大,油滴尺寸数目分布曲线和累计体积分布曲线向大颗粒方向偏移,发散边界减小;大颗粒油滴数目增多和油滴的发散程度缩小,说明混合燃料中生物柴油的掺混比越大,雾化质量越差.     

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。     

应用热力学相平衡预测加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料低温性能

为了研究加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的低温性能,基于热力学相平衡模型,计算了该三元燃料的析晶点和析晶量,同时对比了加氢生物柴油-柴油二元燃料的析晶点和析晶量,探究了乙醇对该二元燃料低温性能的影响。试验结果表明,相比加氢生物柴油-柴油二元燃料,加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的析晶点均有不同程度的降低,三元燃料PHC5E5、PHC10E10、PHC15E15、PHS5E5、PHS10E10和PHS15E15的析晶点分别降低了4.5、5.7、6.1、4.3、5.3、6.1 K,所对应三元燃料在不同温度下析晶量也有不同程度的降低。在初始析晶温度下,三元燃料中的乙醇与生物柴油同时开始析晶,这说明乙醇以共晶方式与高熔点组分同时析出,改变了高熔点组分在晶核形成、生长过程中的结晶趋向和结晶形态,延滞了三元燃料在低温过程中的析晶趋势;未结晶的乙醇大量分布在燃料液相以及网状和片状晶体间隙之中,一定程度上提高了已结晶组分在基液中的溶解度。这两者共同改善了加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的低温性能。该研究为优化加氢生物柴油的低温性能提供了一种有效可靠的方法。     

柴油机燃用柴油-丙烷混合燃料的性能与排放研究

利用高压氮气将丙烷在常温下液化,按不同比例与柴油进行充分而均匀的混合,制成柴油-丙烷混合燃料.在直喷式柴油机上开展了燃用柴油-丙烷混合燃料时的发动机性能和排放特性研究.研究结果表明:与燃用柴油相比,燃用柴油-丙烷混合燃料时,在整条曲线上,有效热效率随混合燃料中丙烷比例的增加而增加,平均由31.6%增加至33.7%;有效燃料消耗率随混合燃料中丙烷比例的增加而降低,平均由268.3 g/(kW.h)降低至248.6 g/(kW.h);CO、HC和碳烟排放随混合燃料中丙烷比例的增加而降低,CO排放平均由0.059%降至0.046%,HC排放平均由45×10-6降至21.8×10-6,碳烟排放平均由1.057 m-1降至0.364 m-1;NOx排放随混合燃料中丙烷比例的增加而增加,平均由730×10-6增至1 226×10-6.     

关于汽车发动机代用燃料的应用分析

对生物能源液体燃料、气体燃料等汽车发动机代用燃料的物理化学性质、应用特性和环保特性进行了详细的讨论，对汽车代用燃料的可行性和必要性进行了分析，并对其应用前景进行了预测。     

F-T柴油与生物柴油混合燃料的特性研究

针对目前柴油机替代燃料多为单一项,且替代燃料性能各有特点的状况,将F-T柴油和生物柴油掺混燃烧,通过试验研究,分析了0#柴油与3种混合柴油(B20F,B50F,B100)在2 400r/min不同负荷下的燃烧特性。结果表明,混合燃料随着生物柴油添加比例的增加,滞燃期变长,燃烧压力峰值、压力峰值相位、压力升高率峰值及放热率峰值均逐渐增大,但均比0#柴油低;且随着负荷的增加,燃烧压力、压力升高率和瞬时放热峰值均先增后减;混合燃料的碳烟排放明显降低,B50F和B80F的NOx排放与0#柴油接近,B20F的NOx排放比0#柴油降低了2.1%~16.7%。B20F是一个较好的混合比例,是一种较好的替代燃料。     

生物柴油/柴油混合燃料喷油提前角优化

为了得到使用生物柴油/柴油混合燃料的最佳喷油提前角,对不同角度混合燃料的燃烧和排放特性进行了研究。结果表明:喷油滞后(提前),燃烧压力、压力升高率与瞬时燃烧放热率降低(增加),曲线后移(前移)。NOx排放降低(增加),且随着负荷的增加,降低(增加)的幅度增大。原机条件下混合燃料烟度最低,喷油提前和滞后都会引起烟度的增加。喷油适当滞后(降低3°)可以在烟度增加不多的情况下有效控制生物柴油/柴油混合燃料的NOx排放,同时压力升高率的降低会使发动机工作更加柔和。     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的非常规排放特性研究

为了分析F-T柴油及其与正丁醇混合燃料对柴油机非常规排放特性的影响,以0#柴油、F-T柴油及F-T柴油正丁醇混合油为燃料,在增压中冷四缸柴油机上进行了外特性试验,并利用FTIR多组分气体测试仪检测柴油机的甲醛、1,3-丁二烯、二氧化碳（CO2）、一氧化二氮（N2O）和甲醇等非常规排放特性。分析结果表明：与柴油相比F-T柴油及其混合燃料可以降低甲醛、1,3-丁二烯、CO2和N2O四种非常规排放,甲醇排放略有升高未超过3.11ppm,随着正丁醇掺混比例的增加甲醛、1,3-丁二烯、CO2、N2O降低的幅度增大,甲醇排放降低。F-T柴油及其混合燃料可以降低柴油机的非常规排放,是煤基和生物质燃料组成的新型替代燃料。     

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。     

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.