直喷压燃式发动机燃用柴油/碳酸二甲酯的燃烧特性和放热过程研究

在一台直喷式发动机上开展了燃用柴油／碳酸二甲酯混合燃料的燃烧特性与放热过程研究。结果表明，随碳酸二甲酯含量的增加，预混燃烧推迟，扩散燃烧期缩短。在中高负荷区，相同平均有效压力下，缸内最高压力、最高压力升高率和最大放热率随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而在低负荷区基本上不随碳酸二甲酯含量的增加而改变。着火滞燃期随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而快速燃烧期和燃烧持续期不随碳酸二甲酯含量的变化而改变。随碳酸二甲酯含量的增加，燃油消耗率增加，等热值燃油消耗率降低。CO和烟度随碳酸二甲酯含量的增加而降低，NOx随碳酸二甲酯含量的变化，但变化不大。     

燃烧边界条件对乙醇均质压燃燃烧的影响

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了燃烧边界条件对乙醇燃料均质压燃（HCCI）燃烧过程影响的试验研究。结果表明，在转速和进气温度一定时，随着过量空气系数的增加，着火始点推迟，燃烧持续期变长，缸内的最大燃烧压力降低，放热率降低，φ50（50％乙醇燃烧放热量所在的曲轴转角）位置推迟，燃烧效率降低；在发动机转速、进气温度和过量空气系数一定时，随着EGR率的升高，着火始点推迟，燃烧持续期延长，φ50位置推迟，放热速率降低，压力升高率变小，缸内最大燃烧压力减小，燃烧效率降低。在转速和供油量一定时，随着进气温度的升高，着火始点提前，燃烧持续期变短，压力升高率变大，缸内的最大燃烧压力变大。得到了发动机转速、过量空气系数和对应于最大指示热效率点的进气温度间的MAP图。     

基于放热率分析的乙醇柴油燃烧特性的研究

对高速轻型车用柴油机燃用乙醇柴油燃料的放热率和燃烧特性进行了研究,并对多种比例乙醇柴油的排放特性进行了考察。研究表明:在乙醇柴油的十六烷值恢复到原柴油的条件下,乙醇柴油的预混燃烧延长,扩散燃烧缩短,总的燃烧持续期缩短;高负荷下的着火延迟接近柴油,但在中低负荷仍然与柴油有较大的差距;乙醇柴油的最大瞬时放热率低于柴油。在排放方面,乙醇柴油能够同时降低烟度和NOx排放,但在中低负荷下的CO和HC略有上升。     

乙醇/柴油/甲酯混合燃料的燃烧与排放特性

对燃料甲酯作为乙醇／柴油混合燃料助溶剂的可行性进行了研究,并对比了柴油机分别使用柴油、乙醇／柴油／甲酯混合燃料、乙醇／甲酯混合燃料和纯甲酯燃料时的燃烧与排放特性。结果表明,燃料甲酯可用作乙醇／柴油的助溶剂。与原机相比,含氧燃料可以大幅度降低柴油机在中高负荷时的烟度,其中E30M70燃料的烟度最小。但当使用含有乙醇的混合燃料时,着火延迟,THC排放增加,且在中高负荷时的压力升高率大,NOx排放较高。     

EGR率对M15甲醇柴油燃烧与排放的影响

在不同工况下研究了不同EGR率对增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的燃烧和污染物排放的影响。实验结果表明：随着EGR的增加,最高缸压、最大放热率和缸内温度逐渐降低,所对应的曲轴转角后移,NOx排放大幅度降低,烟度、HC、CO等排放有不同程度的恶化。选择合适的EGR率可以消除柴油机NOx排放和烟度之间的Trade-off关系。     

柴油机TR燃烧系统的试验优化

在一台单缸135柴油机上对柴油机TR燃烧系统的性能进行了试验优化.首先在TR燃烧系统中燃用柴油乙醇混合燃料,结果表明排气烟度值降低,排气温度降低,但NOx浓度有所上升.另外,烟度值在小负荷工况下明显较高,高负荷时较小.其次研究了喷油嘴孔径对燃烧系统的影响,结果表明中心喷孔的直径较大时,发动机排气烟度增加.最后对启喷压力进行了优化,当启喷压力提高到25MPa时,发动机小负荷工况下排气烟度值减小;当供油提前角为13°CABTDC时,发动机在标定工况下排气烟度和NOx浓度都很低.     

乙醇-柴油混合燃料的燃烧特性研究

研究了以正丁醇为助溶剂,不同比例的乙醇柴油混合燃料在不同转速、不同负荷下的燃烧特性.试验结果表明:随着混合燃料中乙醇比例的增加,燃烧滞燃期延长,而且在不同转速、中大负荷工况下,缸内最大爆发压力增大,峰值滞后明显;燃烧放热率呈明显双峰现象,放热率曲线后移,峰值高于柴油,燃烧持续期缩短.在小负荷工况下,缸内压力峰值随着燃料乙醇比例的增加而减小,放热率曲线呈单峰形曲线.在低速小负荷时,大比例乙醇混合燃料燃烧持续期有所延长.     

柴油机燃用二甲醚复合燃烧优化控制试验研究

结合柴油机燃用二甲醚HCCI燃烧与缸内直喷燃烧各自的优点,提出了柴油机燃用二甲醚气道-气缸喷射复合燃烧方式.在一台改造过的2135柴油机上,通过调整预混合率和直喷供油提前角以及进气燃料设计对复合燃烧进行了研究.结果表明,燃烧过程包括HCCI燃烧和缸内喷雾的预混及扩散燃烧,燃烧方式主要受预混合率的影响而呈现不同的放热特征.采用适当的预混合率和直喷供油提前角,与HCCI燃烧比,复合燃烧在保持NOx基本不变的条件下有效地拓宽了发动机工况范围,同时降低了HC和CO排放.通过在DME中添加LPG降低燃料十六烷值来控制HCCI的燃烧,可降低NOx排放,在大预混合率下,发动机经济性得到改善.     

柴油中溶入甲烷对发动机燃烧排放特性的影响

设计了几种不同甲烷含量的甲烷／柴油混合燃料,在实用柴油机上对它们的燃烧和排放特性进行了试验研究。研究结果表明,根据柴油中甲烷含量的不同,溶气对比油耗和热效率有正反两方面的影响;溶有甲烷的柴油与纯柴油相比有较长的着火滞燃期和较低的最大放热率;柴油中甲烷的溶解量越大,滞燃期越长,最高放热率越低;与纯柴油相比,溶有甲烷柴油的NOx排放降低,HC排放增加;在较高的甲烷溶解度时,NOx和烟度排放能够同时降低。     

供油提前角对柴油/甲醇混合燃料燃烧排放性能的影响

添加助溶剂并使用超声波振动形成混合均匀的柴油/甲醇混合燃料,通过柴油机台架试验,分析供油提前角变化对柴油/甲醇混合燃料燃烧排放的影响。试验结果表明:供油提前角提前,柴油/甲醇混合燃料的有效燃油消耗率降低。随着供油提前角减小,混合燃料滞燃期缩短,供油提前角为21°CA时,混合燃料的燃烧持续期最短,增加或减少供油提前角都将延长燃烧持续期。供油提前角变化对柴油/甲醇混合燃料的排放有较大影响,推迟供油,混合燃料的烟度排放和CO排放增加,NOx排放与HC排放降低。     

柴油机燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的试验研究

以野生小球藻生物柴油(Chlorella Biodiesel Fuel,CBF)-柴油作为混合燃料,利用186FA柴油机进行台架试验。在CBF的掺混比例分别为0%,3%,5%(B0,B3,B5)时,对柴油机的动力性、燃料燃用的经济性和燃烧及排放特性进行了比较分析。试验分析表明:柴油机燃用混合燃料时,与燃用纯柴油相比,随着CBF掺混比例的增加,其扭矩和功率略有下降,最大降幅均为4%;柴油机的油耗率和能耗率略有上升,且在高、中负荷时更为明显;柴油机的缸内压力、放热率峰值稍有减小,而压力升高率峰值稍有增大,缸内压力峰值最大降幅为3.4%,放热率峰值最大降幅为12.8%,压力升高率峰值最大增幅为13.7%;柴油机滞燃期缩短了0.5~1.0°CA、燃烧持续期延长了1.0~2.0°CA,缸内压力、压力升高率和放热率峰值的出现时刻均提前了1.0~2.0°CA,燃烧速度加快;HC,CO和碳烟的排放均有所降低,而NOX的排放逐渐增多,全负荷时HC和碳烟排放的最大降幅分别为14.1%和31.7%,NOX排放的最大增幅为9.7%,CO排放的降幅为6%~12%。     

甲醇-柴油混合燃料对发动机燃烧及排放特性的影响

在一台YTR3105直喷式柴油机上进行了小比例甲醇-柴油混合燃料发动机的燃烧及排放特性试验研究。结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,随着甲醇含量的增加,燃料着火延迟相应增大,使得燃烧过程向上止点后移动。混合燃料的滞燃期比柴油长,预混燃烧放热率峰值增大,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力和压力升高率增加。与纯柴油相比,甲醇-柴油混合燃料HC排放有所升高,但NOx和碳烟排放降低。大负荷时,CO排放显著下降。     

汽油/柴油双燃料高比例预混压燃燃烧与排放的试验

对汽油/柴油双燃料高比例预混燃烧(HPCC)模式的燃烧及排放特性进行了初步的试验研究.结果表明,通过改变柴油的喷射时刻、汽油比例,HPCC呈现出由多种燃烧模式组成的复合燃烧模式,可以实现极低的NOx和碳烟排放,并能保持较高的热效率.试验工况下,汽油比例为50%时,柴油喷油时刻在-58～-6,°CA ATDC时热效率较高,喷油时刻在-49,°CA ATDC和-16,°CA ATDC时分别出现碳烟和NOx排放峰值.进气压力影响HPCC着火滞燃期、燃烧反应速度和"失火"与"爆震"燃烧汽油比例限值,提高进气压力可以提高汽油比例,实现超低的NOx和碳烟排放,并降低HC排放,但CO排放有所升高.随着汽油比例的增加,NOx与碳烟排放降低,对于IMEP为0.5,MPa、汽油比例大于50%时,两者的原始排放分别低于0.4,g/(kW.h)、0.06,FSN,但HC和CO排放升高.     

预喷策略对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响

通过一台6缸直喷、高压共轨柴油机改装成的柴油引燃天然气发动机.试验研究预喷正时和预喷油量对燃烧参数和性能参数的影响,结果表明:相对单次喷射,较晚的预喷正时(30°CA BTDC)能提高发动机有效热效率(BTE),降低HC、CO排放,但NOx排放恶化,而较早的预喷正时(60°CA BTDC)能够在提高发动机BTE的同时,降低HC、CO排放,并且NOx排放基本保持不变;当预喷正时为60°CA BTDC,预喷油量适当增多(3~5 mg/cyc)能进一步提高发动机BTE,降低HC、CO和NOx排放;预喷油量进一步增加(6~7 mg/cyc),NOx排放恶化,并且由于着火相位波动导致燃烧稳定性变差.改善双燃料发动机燃烧和排放特性一方面要增加预喷柴油在可燃混合气中的分布,增大柴油与可燃混合气混合的时间,改善混合气的活性,进而提高燃烧速率;另一方面要强化主喷柴油喷射对着火相位的控制,防止着火相位不一致而恶化燃烧稳定性.     

Combustion characteristics of a stationary diesel engine fuelled with a blend of crude rice bran oil methyl ester and diesel

The objective of the present work is to analyze the combustion characteristics of crude rice bran oil methyl ester (CRBME) blend (20% of CRBME with 80% no.2 diesel on volume basis) as a fuel in a stationary small duty direct injection (DI) compression ignition (CI) engine. When operating with CRBME blend the cylinder pressure was comparable to that of diesel. It was observed that the delay period and the maximum rate of pressure rise for CRBME blend were lower than those of diesel. The occurrence of maximum heat release rate advanced for CRBME blend with lesser magnitude when compared to diesel. CRBME blend requires more crank angle duration to release 50% & 90% of heat when compared with diesel. The brake specific fuel consumption of CRBME blend was found to be only marginally different from that of the diesel and its hourly fuel cost was higher than that of diesel. CRBME blend has lower smoke intensity and higher NOx emission than those of diesel. Since the measured parameters for CRBME blend differs only by a smaller magnitude, when compared with diesel, this investigation ensures the suitability of CRBME blend as fuel for CI engines with higher fuel cost.     

一种新型含氧燃料燃烧与排放性能研究

开展了柴油机燃用柴油／乙二醇单丁醚混合燃料的燃烧与排放性能研究。试验结果表明：在柴油机中加入一定比例的乙二醇单丁醚（NBE），柴油机热效率得到明显提高，着火略有延迟，燃烧速度加快，燃烧持续期缩短。烟度和CO排放大幅度降低。加入159／5～25％NBE时，烟度下降43．9％～759／5，CO排放在高负荷下降46．5％～56％，HC排放也不同程度降低，NOx排放稍有下降。试验结果显示了柴油机燃用乙二醇单丁醚在降低排放方面的优越性。     

聚甲氧基二甲醚-甲醇混合燃料的燃烧与排放特性研究

将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料,并依次标记为M0、M10、M20和M30,在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明:在PODE中添加甲醇后,各负荷下缸内压力降低,滞燃期逐渐延长,放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小,而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时,各负荷下燃烧持续期缩短;当甲醇体积比为30%时,中低负荷下燃烧持续期延长,各负荷下燃烧重心(CA50)推迟。掺烧甲醇可以降低NO_x浓度,M30较M0降低幅度为28.1%;而随甲醇体积比的增加,各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势,烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升,同时NO_2排放量及NO_2占NO_x比例随甲醇体积比的升高而增加,与纯PODE相比,低负荷下M30的NO_2排放量和NO_2占NO_x比例增幅分别为65%和107%。