大功率车用柴油机燃用航空煤油的燃烧仿真研究

建立了大功率车用柴油机燃用柴油和航空煤油的缸内燃烧模型。该模型利用喷雾试验结果对KH-RT破碎子模型进行了标定,同时耦合了燃油的化学反应动力学机理,具有较高的仿真精度。计算结果表明:相比柴油,柴油机燃用航空煤油喷雾破碎过程中雾化质量提高;燃烧过程中缸内滞燃期缩短,放热率峰值下降,缸内机械负荷及热负荷均得到缓解;柴油机燃用航空煤油在标定工况点相比燃用柴油功率下降5.8%,油耗率相当。     

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.     

柴油机燃用小桐子油的喷油及燃烧过程模拟

运用三维CFD软件,建立柴油机分别燃用纯柴油和小桐子油的计算模型.分析了柴油机燃用2种燃油的燃烧过程,模拟了喷雾的发展历程,通过在一台单缸直喷式柴油机上燃用柴油、小桐子油的试验来验证模型,模拟所得结果与试验结果较为吻合.通过对2种燃料的油滴颗粒发展和缸内燃油质量分数分布进行比较,对喷雾特性差异的成因进行了探讨.结果表明:不同燃油的质量分数分布变化的趋势大体相同,与柴油相比,小桐子油在喷射的初始阶段的喷射速度较柴油的略大,但主喷射期的喷射速度较低,油束的贯穿距离较小,小桐子油的喷射时间较早,在开始喷射后,小桐子油的质量分数分布变化速度明显小于柴油,到了燃烧后期,其燃油质量分数较高的区域较大.     

增压柴油机在不同海拔下的排放性能研究

对直喷式增压柴油机进行了不同海拔高度下实地燃用石化柴油、生物柴油及混合燃料的动力性、经济性、烟度的研究。研究表明:随着海拔高度的增加,柴油机燃用生物柴油及混合燃料后,功率有所下降、烟度减小,燃油消耗率上升,但海拔高度对燃用生物柴油及混合燃料的柴油机的影响小于石化柴油。同一海拔高度下,生物柴油与石化柴油相比功率有所下降、烟度减小,随着生物柴油掺入比例的升高而降低;燃油消耗率上升,随着生物柴油掺入比例的升高而升高。     

发动机燃用煤合成柴油的试验

通过在单缸直喷式柴油机上进行燃用F-T(Fischer-Tropsch)柴油和0号柴油的对比试验,分析了发动机燃用F-T柴油和0号柴油的燃烧特性和排放特性.与燃用0号柴油相比,燃用含50%F-T柴油、75%F-T柴油的混合燃料及纯F-T柴油时的有效热效率、经济性和排放特性都有显著改善,其中有效热效率分别提高4.92%、5.22%和6.38%;燃油消耗率分别降低2.15%、2.61%和2.87%;NOx排放量平均分别降低78.2%、85.6%和90.1%;CO排放量分别平均降低91%、93.7%和96.5%;CO2排放量分别平均降低77.6%、82.3%和87.5%;纯F-T柴油的排气温度比燃用0号柴油平均降低3.5%.试验结果表明,F-T柴油是柴油机良好的清洁代用燃料.     

燃油性质对船用中速柴油机排放的影响

鉴于2000－01－01起国际海事组织（IMO）对船用柴油机的NOx排放提出了限度值,研究了船用中速柴油机燃用柴柴油,窄馏分柴油及重油等燃油对NOx与颗粒排放的影响,发现了燃油中重馏分越多,芳烃含量越多,碳含量越多,则排放NOx越少,但增加了颗粒的排放,为了能降低NOx排放,又不过多增加颗粒排放,燃用轻柴油时采取了延迟 油,燃用重油时采用掺水乳化的方法,证明对降低船用中速柴油机NOx排放是有效的。     

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。     

燃油预热改善直喷柴油机性能与排放研究

为了在传统柴油机上实现同时降低NOx和碳烟排放的准均质预混合燃烧,采用在高压油泵后加热流经高压油管柴油的方法,在一台单缸柴油机上就高温柴油对发动机燃烧和排放的影响开展了台架试验研究．通过在进气中添加低比例的二氧化碳气体,对采用燃油加热实现柴油准均质混合气压燃燃烧过程进行了探索性研究;同时应用KIVA3V对高温燃油喷射对混合气形成的影响进行了模拟研究．结果表明：高温燃油能够促进喷雾雾化和预混合气的形成,且对应一个最佳的温度范围,通过适当增大供油提前角到上止点前32°,采用大流量的多孔喷嘴缩短喷射持续期,以及进气中添加少量二氧化碳等措施,可以实现直喷式柴油机准均质预混合燃烧,达到同时降低NOx和碳烟的目的．     

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．     

重型柴油机燃用天然气合成油的性能与排放

根据在用公交车的特点,在未对发动机进行任何调整的前提下,对在用公交车用重型柴油机燃用天然气合成油(GTL柴油)和0#柴油进行了动力性、燃油经济性及排放特性研究.结果表明:与0#柴油比较,该机燃用GTL柴油的外特性功率、转矩都平均降低约10%;燃油消耗率降低约3%,经济转速区向低转速区移动;GTL柴油的一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和二氧化碳排放分别降低9%,14%,25%和4%,碳氢化合物排放基本不变.GTL柴油能同时降低柴油机的氮氧化物和颗粒物排放,是有潜力的低排放柴油清洁代用燃料之一.     

柴油机燃用乙醇复合柴油试验研究

在柴油机上分别使用多孔喷油嘴和伞喷油嘴进行燃用乙醇复合柴油的试验研究。结果表明：在柴油机上燃用乙醇复合柴油后，能够达到原机的功率，并且柴油机的NOx和碳烟排放有明显的改善，热效率有一定的提高，排气温度和最高燃烧压力基本不变。伞喷油嘴的效果好于多孔喷油嘴。     

农用柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料的性能

为了进一步探索二甲醚作为代用燃料在柴油机上的应用途径,开发了一种新型的燃料低压供给系统,可以使发动机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,在全工况范围内消除燃油系统低压油路的气阻问题.试验结果表明:燃用二甲醚/柴油混合燃料时,发动机的经济性有所改善;与原机相比,碳烟下降约30%,NOx排放平均降低约36%.     

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．     

滞燃期对F-T柴油机的性能影响

为分析滞燃期参数对柴油机的性能影响规律,对比研究了某型增压中冷柴油机燃用0#柴油、F-T柴油以及二者不同掺混比例的燃油时,在不同工况下燃烧最高压力、最高压力升高率、排气温度以及油耗率随滞燃期的变化规律。结果表明:在同一种工况下随着F-T掺混比例的增加,滞燃期缩短,F-T较0#柴油最高降幅35%;最高燃烧压力降低、降低幅度2.1%～6.3%;压力升高率上升缓慢;排气温度有升高趋势,最大增幅为8.4%;燃油经济性小幅增加。     

滞燃期对F-T柴油机的性能影响分析

为分析滞燃期参数对柴油机的性能影响规律,本文对比研究了某型增压中冷柴油机燃用0#柴油、F-T柴油以及二者不同掺混比例的燃油时,在不同工况下燃烧最高压力、最高压力升高率、排气温度以及油耗率随滞燃期的变化规律。结果表明：在同一种工况下随着F-T掺混比例的增加,滞燃期缩短,F-T较0#柴油最高降幅35%;最高燃烧压力降低、降低幅度2.1%～6.3%;压力升高率上升缓慢;排气温度有升高趋势,最大增幅为8.4%;燃油经济性小幅增加。     

柴油机燃用低十六烷值柴油能力的探讨

论述了机车柴油机燃用低十六烷值柴油的意义，提出了目前柴油机燃用低十六烷值柴油所存在的问题，阐述了解决这些问题的措施。     

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.     

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%。     

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。     

柴油机掺烧醇类燃料燃烧排放特性的试验研究

针对不同醇类组分对柴油机的实用性影响进行研究。在单缸柴油机上分别燃用纯柴油、乙醇柴油和正丁醇柴油三种燃料,并进行负荷特性的燃烧排放对比试验。结果表明,与纯柴油相比,正丁醇柴油和乙醇柴油的滞燃期延长0.1°～2°曲轴转角,最大放热率峰值升高最大可达36％,最大爆发压力推迟约0.4°～4°曲轴转角;中等转速1500 r/min时,正丁醇柴油和乙醇柴油的动力性优于纯柴油;高转速2000 r/min时,正丁醇柴油、乙醇柴油与纯柴油动力相当,正丁醇柴油的当量燃油消耗率与乙醇柴油、纯柴油相比分别减少约2.5％和4％。正丁醇柴油的NOx排放大多数工况下低于纯柴油约17％～39％,且降低效果较乙醇柴油更为明显,而乙醇柴油在标定转速中高负荷工况时NOx排放高于纯柴油;醇类柴油的碳烟排放比纯柴油降低,正丁醇柴油相对于乙醇柴油抑制碳烟生成的工况点更多,在标定点工况下正丁醇柴油比纯柴油的碳烟可降低62％。可见作为柴油机的替代燃料,在大多数工况下正丁醇柴油燃烧排放性能优于乙醇柴油。该研究为柴油机燃用正丁醇的推广提供了试验依据。