柴油机生物柴油-甲醇混合燃料燃烧与排放特性

分别在100mL生物柴油（M0燃料）中添加10mL甲醇、20mL甲醇与12mL油酸,经过相关处理后形成新的微乳化燃料M10燃料与M20燃料。以台架试验与排放分析法为基础,当发动机转速点为1 500r/min、平均有效压力分别为0.088 9、0.177 0、0.266 0、0.354 0、0.443 0、0.531 0MPa时,分别对3种燃料的燃烧特性与排放特性进行了试验研究。试验结果表明：与M0燃料相比,M10燃料与M20燃料的滞燃期延长,燃烧持续期缩短,3种燃料的最大滞燃期分别为6°、7°、8°;M10燃料与M20燃料的峰值压力、峰值压力升高率以及峰值燃烧放热率均增大,3种燃料的最大峰值压力升高率分别为1.236、1.377、1.280MPa/（°）,3种燃料的最大峰值燃烧放热率分别为0.280、0.281、0.297kJ/（°）;M10燃料与M20燃料的HC、CO与碳烟排放均降低;NOx排放没有明显变化。     

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．     

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/柴油双燃料旋流燃烧器燃烧特性模拟

建立甲醇/柴油双燃料非预混旋流燃烧器在受限空间内燃烧的数值模型,并进行燃烧实验.利用该模型研究醇柴比、风孔径向角和空气过剩系数这3种因素对甲醇/柴油双燃料燃烧温度、燃尽率、不均匀度和火焰长度的影响,并进行正交计算,研究以上3种因素共同作用的结果.研究结果表明:甲醇/柴油双燃料平均温度随着醇柴比增加而降低,随着空气过剩系...     

甲醇/F-T柴油预混燃烧的数值模拟

应用CHEMKIN-PRO化学动力学软件,构建甲醇/F-T(Fischer-Tropsch)柴油表征燃料-燃烧简化动力学机理(包含101种组分,692个基元反应).利用反射激波管模型模拟甲醇/F-T柴油在柴油机预混燃烧时的燃烧状况,探讨了在不同初始预混燃烧条件和不同甲醇掺混比下甲醇/F-T柴油的燃烧特性.模拟结果表明:初始温度和初始压力的增加都会加快各燃烧反应速率,但初始压力的增加会促进混合燃料完全燃烧,而初始温度的增加会抑制混合燃料完全燃烧;当量比的增加会抑制氧基生成,同时促进氢基的生成,对混合燃料的燃烧反应起抑制作用;随着甲醇掺混比的增加,F-T柴油的消耗速率和中间自由基的生成速率降低,抑制混合燃料的燃烧,氢基的消耗敏感性降低,而羟基和氧基的生成敏感性降低.     

柴油机燃用生物柴油的燃烧和排放性能研究

在186FA单缸小型柴油机上,研究了1 800,2 700,3 600r·min~(-1)条件下满负荷工况时,燃用纯柴油和B10调合生物柴油对柴油机燃烧和排放性能的影响.实验结果表明:满负荷工况下,燃用调合生物柴油的缸内压力峰值和压力升高率峰值均高于纯柴油,但放热率峰值低于纯柴油,各峰值所对应的曲轴转角相对上止点均提前;燃用调合生物柴油与纯柴油,发动机动力性基本一致;与纯柴油相比,燃用调合生物柴油的排放性能得到有效改善,CO、碳氢化合物(HC)和颗粒物的最大降幅分别为29.09%、30.43%和35.79%,但NO_x的排放量增加了4%~7%;燃用调合生物柴油的经济性得到一定程度的改善,有效热效率在3种实验工况下分别提高7.42%、6.72%和8.42%.     

柴油/含水甲醇组合燃烧对柴油机性能的影响

为研究粗甲醇对柴油／甲醇组合燃烧发动机性能的影响，在纯甲醇中掺入10％的水以模拟粗甲醇，通过进气管喷射甲醇以形成均匀预混和气，进入气缸由柴油引燃的组合燃烧方式进行了试验，并与燃用纯甲醇进行了对比、结果表明，组合燃烧含水10％的甲醇对发动机性能的影响与组合燃烧纯甲醇的效果相差不多．但前者使用经济性较好．说明采用组合燃烧方式后，发动机对醇类燃料的适用性较强，这种方式可为柴油机燃用甲醇提供了一种技术途径。     

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.     

柴油-甲醇组合燃烧碳烟排放模型

采用柴油-甲醇组合燃烧模式可以大幅度降低柴油机碳烟排放．由于组合燃烧模式碳烟排放机理与传统柴油机不同,因此对采用组合燃烧的柴油机进行性能预测,需要建立新的碳烟排放模型．在试验研究的基础上对广安博之的两步碳烟排放模型进行修正,提出了一个新的碳烟生成模型．该模型考虑到了甲醇对碳烟生成的影响．模拟结果与试验结果对比分析表明,该模型计算结果与实测结果一致性良好,能够用来预测柴油一甲醇组合燃烧发动机的碳烟排放．     

柴油机燃用0#柴油、F-T柴油、生物柴油的燃烧和排放差异分析

为了探究新型替代燃料生物柴油与F-T柴油的燃烧和排放性能,在增压中冷柴油机上进行了试验,并与0#柴油进行了对比。结果表明,在动力性方面,对比于0#柴油,F-T柴油和生物柴油的动力性能有所降低,但影响不大。在经济性方面,F-T柴油与0#柴油相差不大,而生物柴油燃油消耗率有所增加,经济性能略有降低。在排放特性方面,生物柴油与F-T柴油的NOx排放分别下降了5.4%和17%,碳烟排放平均下降了53.5%和12.7%,CO排放平均下降幅度分别为32.3%和30.1%。在燃烧特性方面,生物柴油和F-T柴油的累计放热百分比与柴油相当;同时缸内压力峰值明显低于0#柴油,且燃烧始点有所提前,说明发动机燃用生物柴油和F-T柴油可以显著降低柴油机工作粗暴的特性,从而减少发动机的振动和噪声。     

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。     

棉籽生物柴油的燃烧和排放性能

为测试棉籽生物柴油的燃烧和排放性能,本文在柴油机结构不作改动的情况下,适当提高喷油压力,在额定转速下燃用不同棉籽油调和比例的生物柴油与燃用0#柴油时的负荷特性和碳烟排放进行了对比试验研究。结果表明,提高喷油压力可有效改善生物柴油的雾化质量,同时负荷特性曲线平缓性变差,在较高负荷时出现凸峰现象：低棉籽油调和比例的生物柴油不需提高喷油压力,可直接在柴油机上燃用;生物柴油最小油耗率向低负荷偏移。碳烟排放随棉籽油调和比例增加而明显改善。     

直喷式柴油机燃用生物柴油的性能与排放

为了研究生物柴油在柴油机上的应用,在一台四缸涡轮增压直喷式柴油机上进行不同掺混比生物柴油与柴油混合燃料的性能对比试验,分析了在不同转速和负荷下柴油机燃用不同掺混比混合燃料的动力性、经济性和排放特性。研究结果表明:生物柴油与柴油相比,在2 200 r/min负荷特性下,有效能耗率减少,NOx排放增加较多,中小负荷碳烟排放基本相同,大负荷碳烟排放明显降低,中小负荷HC排放明显降低,大负荷HC排放基本一致,CO排放基本不变;在外特性下,功率略有增加,HC排放和碳烟排放均有所降低,CO排放和NOx排放增加。     

柴油机燃烧甲醇—柴油混合燃料的试验研究

在２１３５Ｇ柴油机上，采用多孔喷油器的传统燃烧方式，分别对不同配比的甲醇柴油机械混合燃料进行了性能试验，取得了良好的经济性、动力性和排烟特性。分析了掺烧甲醇后柴油机的燃烧规律及影响燃烧过程和发动机性能的主要因素。     

生物油/生物柴油萃取液的燃料物性及发动机燃烧排放特性

为了提升生物油的品质以实现其在柴油机上的应用,采用生物柴油对生物油进行溶剂萃取提质处理,获得了上层萃取液,并对该萃取液的物性及其在柴油机中的燃烧与排放特性进行了研究。萃取液的热重和红外光谱分析表明:生物油中的醇类、醚类、酮类、羧酸类物质等易挥发的轻组分和少量的大分子化合物被提取至生物柴油中,形成了上层萃取液。测量萃取液的燃料物性发现:在30℃时,与生物柴油相比,萃取液的密度升高了0.9%,黏度降低了11.4%,表面张力降低了0.4%,萃取液作为车用燃料时其雾化和蒸发特性相较生物柴油有所提升。萃取液的燃烧与排放特性研究表明:与生物柴油相比,萃取液具有较长的滞燃期和预混燃烧期,具有较短的燃烧持续期和较高的瞬时放热率峰值;燃用萃取液时有效热效率降低了1.3%,但常规排放明显降低,HC、CO、NO_x和碳烟排放分别降低了20.3%、37.8%、8.7%和14.8%。研究结果表明:生物油/生物柴油萃取液的物性及其发动机性能接近甚至优于生物柴油,生物柴油萃取生物油的方法是实现生物油在柴油机上应用的较好选择。     

柴油／甲醇燃烧排放颗粒SOF的组分与形成途径

采用热重分析仪和气相色谱-质谱联用仪,对柴油／甲醇混合燃料（M0、M5、M15）燃烧排放颗粒的可溶有机物（SOF）组分与形成途径进行了分析．热重分析结果表明,随着燃料中甲醇掺混比的增大,燃烧排放颗粒中SOF的质量减少,失重速率峰值升高：气相色谱-质谱联用分析结果表明,3种颗粒SOF中主要由碳数为9～28的正烷烃和支链烷烃组成,还包括一定数量的多环芳香烃类物质和邻苯二甲酸二异辛酯等其他有机物．随着燃料中甲醇掺混比的增加,燃烧排放颗粒SOF中烷烃含量增加,芳香烃含量减少;颗粒中PAHs主要通过脱氢加乙炔反应形成：烷烃类物质主要来自柴油和少量润滑油．     

高比例甲醇柴油双燃料发动机燃烧与排放特性的研究

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，进行了高比例甲醇柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的试验研究．研究表明：在相同的平均有效压力和转速条件下，随着甲醇质量分数的增加，双燃料燃烧的滞燃期增加，主燃期缩短，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，当量柴油燃料消耗率显著下降；在高比例甲醇柴油双燃料工作模式下，发动机的HC和CO排放有所升高，但Nq和碳烟排放大幅度下降．     

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.     

生物柴油与氧化催化转化器对柴油机排放的影响

对4100QBZL柴油机燃用不同配比生物柴油混合燃料并安装氧化催化转化器(DOC)后进行了负荷特性实验研究,考察了生物柴油和DOC对发动机排放特性的影响.结果表明:掺烧生物柴油和加装DOC均能显著降低CO、HC和碳烟的排放,特别是中大负荷时,效果尤为明显,而对NOx的影响很小.在大于400℃的高温下,DOC中容易受硫的影响而生成大量的硫酸盐,导致对CO、HC和碳烟转化率下降,特别是碳烟的转化率下降明显.     

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。