电站机组使用柴油/甲醇双燃料发动机试验

文章在不改变柴油电站机组原动机结构参数的情况下,设计了柴油/甲醇双燃料喷醇控制系统,采用组合燃烧方式,即低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇,试验了发动机的动力和排放性能。试验表明,在额定转速下,双燃料发动机与柴油机相比动力性有所提高,NOx和碳烟排放大为改善,调速性能也可满足机组要求。     

进气预混甲醇柴油机电控系统

针对进气预混甲醇燃料柴油机，研制开发了控制甲醇喷射的电控系统．试验结果表明，系统可根据柴油机的转速、负荷和冷却液温度等发动机状态参数实现对喷醇量和喷醇时刻的精确控制．在柴油机中等负荷以后，利用在进气管控制喷入的甲醇量，替代柴油机负荷增加后所需的柴油量，有效地降低了碳烟和NOx的排放量，甲醇的当量比油耗与纯柴油的油耗相比明显下降，扭矩有所增加．     

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.     

预混充量压缩着火和直接喷射对发动机性能影响研究

在一台2105柴油机上进行了部分预混充量压缩着火和直接喷射(PCCI-DI)复合燃烧对发动机有效热效率和排放等性能影响的研究.试验包括:在进气道预先对二甲醚燃料和空气进行混合,再将形成的均质混合气送入燃烧室;在压缩行程末期,利用压燃式发动机的燃油喷射装置将柴油喷入燃烧室,从而实现了PCCI-DI燃烧.试验结果表明,与传统直喷压缩燃烧方式相比,在中低转速和低负荷工况下,采用PCCI-DI燃烧模式的发动机能降低NOx和碳烟的排放量,提高有效热效率,但HC和CO排放量显著增加;随着二甲醚预混比的增加,NOx排放量略有所降,碳烟排放量可进一步降低.     

EGR率对正丁醇/柴油燃烧过程及排放的影响

采用不同EGR率,对柴油机燃用含正丁醇质量分数为10%的混合柴油(N10)进行了台架试验,研究了EGR率对燃用正丁醇/柴油的燃烧过程与排放的影响.结果表明:相同工况下,随着EGR率的增加,最大爆发压力下降,压力急剧升高点所对应的曲轴转角后移,主燃烧开始时刻和瞬时放热峰值也发生明显后移,滞燃期有所延长,放热峰值逐渐下降;柴油机HC,CO,碳烟排放随着EGR率的增加而有所升高,但碳烟排放仍低于柴油;NOx排放随着EGR率的增加而逐渐降低,且高负荷时,降低趋势更为明显,负荷为75%时,与EGR率为0相比,EGR率为10%时NOx排放降低了47.2%,EGR率为20%时NOx排放降低了86.3%.     

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.     

柴油多次喷射对船舶DMCC发动机的影响

为探究带预喷的柴油多次喷射对柴油/甲醇组合燃烧(dieselmethanolcompoundcombustion,DMCC)船舶发动机性能、燃烧和排放的影响,在一台船舶柴油机进行DMCC模式改造的基础上,选择该发动机推进特性常用的3个工况点开展了纯柴油模式和双燃料模式下有无预喷的试验研究.3个工况点分别为发动机25%、50%和75%额定功率点.研究结果表明,发动机采用带预喷的喷射策略可以使双燃料模式下的甲醇替代率大幅提升,并使当量比油耗降低,且负荷越大,当量比油耗降低越多.采用预喷策略后,发动机在两种燃料模式下的燃烧开始时刻都会提前,但在双燃料模式时提前更多,同时双燃料模式下的放热率峰值和压升率峰值大幅降低,燃烧定容度增加,热效率提高.此外,预喷策略可以使双燃料模式下的NOx排放大幅降低,3个工况点分别降低24.97%、37.98%和40.02%;PM(particulate matter)排放略有增加,但仍低于纯柴油无预喷模式.     

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。     

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．     

采用氧化催化方法降低DMCC发动机HC和CO排放

研究比较了原机纯柴油燃烧、柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)以及组合燃烧分别加装两种不同的氧化催化转化器等4种燃烧模式下HC和CO的排放规律.DMCC燃烧模式下,随着甲醇替代率的增加,HC和CO排放增加幅度较大.加装氧化催化转化器后,组合燃烧模式下高负荷时HC和CO排放明显减少,甚至低于原机纯柴油燃烧模式,但低负荷时排放降低得不明显.由于两种氧化催化器具有不同的起燃特性,故具有较低起燃温度的氧化催化器可更明显地降低DMCC发动机HC和CO的排放.     

柴油-甲醇组合燃烧电控系统的控制策略

介绍了柴油-甲醇组合燃烧发动机的控制策略,阐述了电控单元如何采用MAP插值运算方法对甲醇喷射量进行精确控制．通过台架试验和整车道路试验对控制策略进行了验证．道路试验结果表明,组合燃烧甲醇对柴油替换比仅为1．67,替代率达到了36％,整车燃油经济性得到了大幅度的提高．同时,整车的动力性也有一定提高．     

一种新型含氧燃料对柴油机燃烧特性的影响

为解决柴油机的碳烟颗粒和氮氧化物排放难以同步降低的矛盾,在一台TY1100直喷柴油机上对新设计的一种含氧添加剂乙酸-2-甲氧基乙酯(MEA)和柴油的混合燃料进行了燃烧和排放的试验研究.结果表明:MEA可与柴油实现良好的互溶;在相同的工况下,随着混合燃料中MEA比例的增加,柴油机缸内的最高压力变化较小,但滞燃期略有延长,瞬时放热率增加,燃烧持续时间变短;MEA可以显著降低柴油机的碳烟排放,可使HC和CO的排放有一定程度的降低,但对发动机NOx的排放没有明显的影响;在不改变发动机结构参数的条件下,当燃用体积分数为15%的MEA混合燃料时,发动机的碳烟排放平均降低约50%,发动机的标定功率下降约5%,而热效率提高约2%.     

喷油提前角对双燃料柴油机燃烧和排放的影响

为研究喷油提前角对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为研究对象,运用AVL_FIRE软件构建柴油-甲醇双燃料燃烧室模型。通过仿真实验的方法,研究当甲醇掺混比为20%,喷油提前角分别为 16.6°、18.6°、20.6°、22.6°时,对柴油机燃烧、排放、动力特性的影响。研究结果表明:随着喷油提前角的逐渐增大,缸内混合气质量得到改善,从而优化混合燃料在缸内燃烧的质量,同时还可观察到放热率曲线逐渐前移且峰值增加。分析数据可知,在甲醇掺混比为20%,喷油提前角20.6°时,NO排放较原机排放增加29.83%,Soot排放量降低30.5%,CO排放量降低5.6%,指示功率增为58.75 kW。     

燃油系统若干参数对NO_x、CO排放的影响

本文针对直喷式柴油机的燃烧过程和NO_x、CO的排放浓度,通过试验对比,结合缸内燃烧放热过程的计算,分析讨论了直喷式柴油机燃油系统若干参数(柱塞直径D_p、油嘴启喷压力P_(in)、油嘴喷孔直径D_n、喷孔的空间分布角度α和β等)对直喷式柴油机燃烧过程的影响;进而分析讨论了它们对NO_x、CO排放浓度的影响。为合理地组织直喷式柴油机的燃烧过程、降低NO_x、CO的排放浓度提供了参考依据。     

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.     

蔗糖水溶液乳化柴油对发动机性能的影响研究*

在一台双缸直喷式柴油机上,对燃烧蔗糖水溶液乳化柴油时发动机的燃油经济性和排放性进行试验。分析结果表明:在柴油机参数不做改变的情况下,与纯柴油相比,蔗糖水溶液乳化柴油的动力性有所下降,当量燃油消耗率和碳烟以及CO排放量在中高负荷工况下都有明显降低,NOx排放在各种工况下都显著降低;但HC的排放量增加。与乳化柴油相比,蔗糖水溶液乳化柴油的动力性升高,当量燃油消耗率和碳烟以及CO排放量在中低负荷时有所增加,大负荷时明显降低;NOx的排放量在中小负荷时明显减少,大负荷时略有增加,HC排放在各种工况下都显著降低。