微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟

为改善甲烷在平板式微型燃烧器内的燃烧特性,对掺氢甲烷的预混合燃烧过程进行二维数值模拟,研究不同掺氢比及不同通道高度下混合燃料的燃烧规律。结果表明,在当量比为0.8的条件下,氢气的掺入具有稳定火焰和提高混合燃料可燃流速的作用;在掺氢比为5%~25%的范围内,随着掺氢比的增大,火焰锋面逐渐前移,掺氢比每增加5%,火焰最高温度平均可升高101 K;反应中OH的摩尔分数将随氢气的增多而升高,但CO2的摩尔分数随掺氢比的增大反而减少,CO2生成率呈现先缓慢升高后急剧下降的趋势。此外,氢气的加入很好地解决了甲烷难以在小于2.5 mm的通道高度内燃烧的缺陷,通道高度从3 mm递减到1 mm,相应的CO2生成率逐渐减少;通道高度为4 mm时,火焰中心温度达到最大的2 260 K,其出口处的CO2摩尔分数低于另外三组通道高度的值。     

稀燃天然气掺氢发动机循环变动的试验研究

对火花点火天然气发动机而言,稀燃是提高发动机燃油经济性和降低发动机排放的一种有效途径,但稀燃导致的循环变动是拓宽稀燃极限的一个主要限制因素,在天然气中掺混氢气作为燃料,可解决稀燃工况下循环变动过大的问题。为了研究掺氢对发动机循环变动影响,选取纯天然气和掺氢体积比为20%的天然气掺氢燃料,在6缸进气道喷射增压稀燃天然气发动机上进行不同点火提前角和空燃比工况下的试验研究。通过对缸内压力特性参数、燃烧特性参数以及排放数据的分析,结果表明:掺氢可有效降低发动机最高压力循环变动和平均指示压力循环变动,在稀燃情况下效果更为明显;掺氢可降低火焰发展期和燃烧持续期及其循环变动;在稀燃工况下,掺氢对控制发动机NOx及未燃HC排放有利。     

汽柴油双燃料发动机燃烧性能试验研究

基于一套经改造的汽柴油混合双燃料发动机系统,在柴油发动机进气道安装汽油喷射系统实现缸内均质的混合气制备,通过上止点直喷柴油控制燃烧相位,通过调整汽柴油比例及EGR比例研究双燃料发动机燃烧性能。研究显示:相比原机,汽柴油比例增大,排气温度降低,当汽柴油比例提高到65%时,呈现出低温燃烧效果,同时降低NOx和碳烟的排放,燃烧持续期缩短,最大压力升高率增大,但是整体燃烧效果更优;从EGR特性及其对缸内燃烧过程和发动机燃烧性能的影响来看,此款双燃料发动机在小负荷时宜采用热EGR,在大负荷时宜采用冷EGR;双燃料发动机进气温度提升对燃油消耗率和碳烟并没有明显影响,而对于NOx来说,进气温度会改善发动机燃烧性能提升缸内燃烧温度,进而NOx排放会出现恶化现象。     

供油提前角对生物柴油-乙醇混合燃料发动机性能的影响

通过试验分析了供油提前角对柴油机燃用生物柴油-乙醇混合燃料性能的影响。研究结果表明：供油提前角18PoPCA时的燃油经济性较好;在较小负荷处,无论是增大还是减小供油提前角,都会使燃油消耗率增大;在中高负荷处,供油提前角越小,燃油消耗率越大;转速、负荷一定的情况下,随着供油提前角增大,CO和碳烟排放降低,而NOx排放则升高,HC排放无明显规律。     

柴油/乙醇混合燃料对发动机排放性能分析

介绍了在柴油中混合不同比例的乙醇对柴油机CH、NOx和碳烟排放的影响.采用柴油/乙醇制成不同比例乳化燃料在一台直喷、增压、中冷柴油机上进行试验.试验结果表明随着乙醇掺烧比例的增加,HC排放逐渐的增加,尤其在小负荷工况范围内,HC排放恶化严重;NOx排放在小负荷工况下有所改善;发动机碳烟排放逐渐的降低.     

预喷参数对柴油引燃天然气双燃料发动机性能影响的试验研究

在一台由柴油机加装天然气供给系统改装而成的双燃料发动机上进行试验,分别探讨了预喷正时和预喷油量对柴油引燃天然气双燃料发动机燃烧和排放性能的影响。结果表明:随着预喷提前角的增大,热值折合油耗先减小后增大,最大压力升高率呈现下降-上升的趋势,爆压减小。同一预喷时刻,预喷油量增大,最大压力升高率和爆压增大,热值折合油耗先减小后增大。随着预喷提前角的增大,NOx、HC、CO和CH4比排放均减小。同一预喷时刻,随着预喷油量的增加,NOx比排放增大,HC、CO和CH4比排放减小。碳烟排放随预喷提前角的增大而略微下降,随预喷油量的增大而增大。     

含氧燃料成分对柴油机排放特性影响的试验研究

将占体积比80％柴油分别与20％乙醇、20％生物柴油以及同时与10％乙醇和10％生物柴油组合成的混合燃料，在增压中冷柴油机上进行实验，分析比较其排放特性。结果表明，随着含氧燃料中乙醇比例的增大，发动机排放的HC和CO升高，碳烟降低，NOx则差别不大。     

缸内直喷氢气对发动机燃烧及排放的影响

为探索氢发动机热效率提升及超低氮氧化物排放的技术路径，基于一台1.5 L缸内直喷氢气发动机，结合废气涡轮增压及电子增压复合技术，通过试验研究了氢气在稀薄燃烧及超稀薄燃烧模式下发动机燃烧和排放的变化规律。结果表明：在稀燃模式下，随着混合气稀释程度增大，缸内压力越来越高并前移，放热率峰值逐渐下降同时放热始点提前和放热时长变长，缸内燃烧温度下降，燃烧滞燃期和持续期逐渐变长，压升率下降；λ对NO_x排放的影响显著，λ=1.2时NO_x排放达到峰值，λ>2.5时，NO_x排放基本趋于0；在同样的负荷，较稀的混合气的热效率更高且NO_x排放更低，有效热效率达43%；全负荷时，随着λ趋向于1，扭矩逐渐升高，爆发压力和压升率也会明显上升。     

两种不同润滑添加剂对车用二甲醚发动机性能影响的试验研究

开展了两种润滑添加剂对二甲醚发动机燃烧与排放特性影响的试验研究。结果表明:分别加入C100和R100这两种润滑添加剂后二甲醚发动机均可在宽广的转速和负荷范围内工作,其输出功率都可达到甚至超过原柴油机,但加入润滑添加剂R100时二甲醚发动机的输出功率、缸内最高爆发压力和最大压力升高率比加入润滑添加剂C100时的略高;加入两种不同润滑添加剂后二甲醚发动机都可以实现无烟燃烧,NOx、HC和CO排放相当。     

预混合低温燃烧柴油机燃油喷射参数与燃烧室的空间匹配研究

通过数值模拟计算研究了预混合低温燃烧模式下燃油喷射参数与燃烧室的空间匹配规律。结果表明:燃油油束落点位于燃烧室喉口中部时混合期内缸内平均湍动能增加,且燃油蒸发速率和湍流混合强度最大;随着喷雾锥角的减小,NOx排放单调上升,Soot排放呈先下降再上升最后再略有下降的趋势。随着油嘴伸出高度的逐渐增大,NOx排放先升高后降低,Soot排放则相反。有效容积比在(34~38)%范围内时能够兼顾NOx和Soot排放性能。     

纳米WS2车用机油添加剂在柴油发动机中的应用效果研究

通过柴油发动机台架实验和行车实验,分析了不同工况下自制纳米WS2车用机油添加剂在柴油发动机中的应用效果。结果表明,在FC2000柴油发动机台架上应用时,纳米WS2车用机油添加剂在不同转速和不同负载下均能在一定程度上降低发动机油耗率,减少发动机尾气中NOx含量和颗粒物含量,并且当发动机转速为1 700r/min,负载为70N.m时,节油率最高为9.95%,颗粒物减排率最高为49.3%,而当发动机处于低速、高速、低载和高载等工况时,NOx减排率较高,最高达到36%;在柴油机大客车上应用时,纳米WS2车用机油添加剂使其耗油量下降约14.4%,并能在一定程度上降低发动机的运行噪声,使发动机的有害气体(NOx)排放减少34.8%～51%。综合表明纳米WS2车用机油添加剂具有良好的节能减排效果。     

Effect of oxygen enrichment on the performance,combustion, and emission of single cylinder stationary CI engine fueled with cardanol diesel blends

We investigated the effect of intake air enrichment on the performance, combustion, and emission characteristics of a single cylinder direct-injection stationary diesel engine fueled with non- edible alternative fuel, namely, cardanol — diesel — methanol blend (B20M10). The results were compared with baseline diesel operations under standard operating conditions. The bio-fuel blend B20M10 (20% cardanol, 10% Methanol, and 70% diesel) was used as fuel and the combustion, performance, and emission characteristics were investigated by oxygen enriching of intake air with 3, 5, and 7 percentage by weight. With the increase of intake air oxygen concentration, CO, HC, and smoke were found to be decreased. But BTE and NOx emission were considerably increased. The blended fuel B20M10 with 7% oxygen enrichment of intake air was compared with diesel operation. The results show a 0.5% lesser BTE, 28% more NOx emission at full load condition. There is not much variation of smoke emission to be noticed for this fuel combination compared to diesel.     

发动机燃用生物柴油的颗粒可溶有机组分及多环芳烃排放

以一台车用柴油机为样机,研究发动机燃用生物柴油的常规排放,重点探讨其颗粒(Particulate matter,PM)、可溶有机组分(Soluble organic fraction,SOF)及多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的排放特性。所用燃油分别为柴油、生物柴油掺混配比为10%的B10燃油。结果表明,与柴油相比,该车用柴油机燃用B10燃油后颗粒、SOF和PAHs的质量排放均有所降低;NOx排放略有增加,HC和CO排放有所下降。B10燃油燃烧的颗粒SOF中醇类、酮类、醚类质量分数下降;脂类、酸类、醛类质量分数上升。在检测到的12种PAHs中,B10燃油有10种质量排放减少,尤其是苯并(a)芘等高环数致癌性的PAHs降幅明显,这表明发动机燃用生物柴油后,排气颗粒的化学成分毒性有所降低。     

Emission characteristics of exhaust gases and nanoparticles from a diesel engine with biodiesel-diesel blended fuel (BD20)

This experimental study sought to investigate the characteristics of the exhaust emissions, and nanoparticle size distribution of particulate matter (PM) emitted from diesel engines fueled with 20% biodiesel-diesel blended fuel (BD20). The study also investigated the conversion efficiency of the warm-up catalytic converter (WCC). The emission characteristics of HC, CO, NOx and nano-sized PM were also observed according to engine operating conditions with and without exhaust gas recirculation (EGR). The study revealed that the maximum torque achievable with the biodieseldiesel blended fuel was slightly lower than that achievable with neat diesel fuel at high-load conditions. Smoke was decreased by more than 20% in all 13 modes. While the CO and THC emissions of BD20 slightly decreased, the NOx emission of BD20 increased by 3.7%. Measured using the scanning mobility particle sizer (SMPS), the total number and total mass of the nanoparticles in the size range between 10.6nm and 385nm were reduced by about 10% and 25%, respectively, when going from D100 to BD20. The particle number and mass for both fuels were reduced by about 43% when going from with EGR to without EGR. When EGR was applied in the engine system, the particle number and mass were reduced by 24%, and 16%, respectively, when going from D100 to BD20.     

高组份含水甲醇汽油台架试验研究

通过台架试验将含水甲醇-汽油混合燃料（含水甲醇的体积分数分别为50%和60%,简称M50W、M60W）和93#汽油进行对比,研究了M50W、M60W燃料对汽油机动力性能、经济性能和排放性能的影响。试验研究表明,该台架上燃用M50W、M60W混合燃料对汽油机动力性影响不大,但汽油机有效热效率和燃油经济性提高,排温有所降低;CO排放减少,HC排放基本保持不变,NOx排放与燃用93#汽油相比有上升。     

APPLIED RESEARCH ON NEW MULTI-FUNCTION GASOLINE ADDITIVE

In order to assess the performance of a new cleansing and combustion-improving gasoline additive (MAZ), and to explore the evaluation methods of additives, two engines with the same model number and performance indices, fueled with and without the MAZ gasoline additive respectively, are carried through 100 h strenuous tests on a bench. The results obtained in full load characteristic and load characteristics of different operational modes are compared. It indicates that the power, economy and emission of the engine fueled with the MAZ additive all have obvious improvement in comparison with the engine without adding the additive: the power increasing by 16.43%, specific fuel consumption (SFC) decreasing 5.39%, and the emission of CO, HC and NOx falling by 28.61%, 54.38% and 10.1% respectively. Wear and tear of the engine cylinder is weakened, and sediment of combustion chamber inner side is reduced. In addition, no negative effect on the catalytic conversion device is found.     

柴油醇的燃料性质和排放特性

为解决柴油醇在应用中存在的相分离、十六烷值低下等问题,提出一种由中碳醇 低分子醚 高分子聚合物 有机硝酸酯构成的复合添加剂.结果表明:添加1%～2%容积百分比的复合添加剂后,柴油醇的溶解度明显提高;并且发动机的冷启动试验也表明加入复合添加剂后,柴油醇的着火性能己同于柴油的水平.由发动机台架试验还研究了柴油和不同乙醇掺合率的柴油醇给与发动机的燃料经济性、排气烟度和THC、CO、NOx气体排放的影响.结果表明:柴油醇以重量计的比油耗较柴油的相应地增加,但以能量计的有效热效率却较柴油的略有提高;各种乙醇掺合率下的排气烟度都大幅地降低;NOx排放浓度则随负荷增加而逐渐增大,但在高负荷工况时,随乙醇掺合率的增加,NOx排放浓度呈下降趋势.     

甲醇裂解气-柴油混合燃料对柴油机排放的影响

为研究甲醇裂解气-柴油混合燃料对柴油机排放的影响,设计了一种集成式尾气裂解甲醇反应器和进气共轨系统,将YC6A220型柴油机改装成燃烧由甲醇裂解而成的氢富气与柴油混合燃料的柴油机。实验研究表明,改装后的柴油机在中、高负荷运行时可以使NOx、HC和碳烟大幅度降低,且随着甲醇裂解气掺烧量的增加,各排放物质的减少量增加。