乙醇柴油混合燃料发动机的经济性和排放特性的试验研究

在一YC6J170-21车用六缸发动机上进行了添加助溶剂（正丁醇）情况下,无水乙醇与市售0#柴油的混合燃料对柴油机经济性和排放特性影响的研究。试验结果表明：柴油机燃用乙醇柴油混合燃料的油耗率比纯柴油高,并且随乙醇比例的增大油耗率增大,但混合燃料的等热值当量油耗率与纯柴油相差不大,混合燃料的有效热效率比纯柴油高。柴油机燃用乙醇柴油混合燃料后,NOx和碳烟排放大幅度降低,且随着混合燃料中乙醇比例的增加,下降效果明显。柴油机燃用乙醇柴油混合燃料对CO的排放改善不明显,CO排放与原机相当。柴油机燃用乙醇柴油混合燃料后,HC排放比原机增大,且HC排放与混合燃料中乙醇比例及发动机工况有关,乙醇比例越高,HC排放也基本越大。     

柴油机燃用含氧燃料后缸内传热研究

从柴油机缸内传热着手,对柴油机燃用柴油和碳酸二甲酯(DMC)混合燃料后,柴油机缸内传热规律和热效率以及动力性进行了研究。研究结果表明:燃用柴油和DMC混合燃料后,柴油机缸内燃烧改善,热效率提高约0.56%;碳烟减少约50%。从而导致缸内辐射传热量及传热损失减少,在DMC添加比为15%时,缸内辐射传热量下降20%,约占缸内总传热量的2.4%。传热损失减少主要是通过冷却水带走的热量减少,其减少量约占缸内总传热量的2.5%,和辐射传热量下降大致相当。     

清洁能源GTL柴油作为柴油机代用燃料的试验研究

研究了增压直喷柴油机燃用柴油-GTL柴油混合燃料的性能和排放特性.在未对原机作任何调整和改动下,研究了不同混合比柴油-GTL柴油的混合燃料对功率、油耗、烟度和NOx排放的影响.结果表明:柴油机燃用GTL柴油后功率和油耗有所下降,其变化程度与燃料之间的掺比有关,但燃料G50的动力性最好,优于常规柴油,经济性与燃料G100相当.随着GTL柴油掺混比的增加,柴油机烟度和NOx排放呈大幅下降趋势.柴油机燃用GTL柴油时,可适用更高的EGR率.     

二甲醚柴油混合燃料D40燃烧与排放的试验研究

通过在4100QBZL柴油机上进行燃用柴油以及柴油和二甲醚混合燃料——D40的试验,对比了动力输出、排放和缸内燃烧的数据,分析了D40燃料的燃烧特性与排放性能,改变供油系统参数进一步优化了燃用D40的排放性能。结果表明：柴油机供油系统调整后燃用D40燃烧特性好,可获得良好的动力性能,碳烟排放降低明显,NOx在中高转速下显著降低,预混燃烧阶段的温度是影响二甲醚柴油混合燃料NOx排放的主要因素。     

柴油机掺烧不同比例生物柴油的试验研究

将体积分数为10%2、0%、30%的生物柴油掺混到柴油里组成3种混合燃料,并连同纯柴油共4种燃料,在一台四缸增压中冷柴油机上进行性能、燃烧和排放特性的试验研究.结果表明,柴油机燃用生物柴油与柴油混合燃料的折合油耗率与燃用纯柴油时基本相当;燃用混合燃料的缸内最大爆发压力和压力升高率较低,着火时刻较晚;混合燃料的NOx和碳烟排放与燃用纯柴油时相比均有不同程度的降低,但混合燃料的HC和CO排放只是在1 500r/min时才较纯柴油低,当转速在2 300 r/min时,混合燃料的HC和CO排放更高.     

在直喷式柴油机上燃用低比例生物柴油和柴油的试验研究

在原直喷式柴油机结构和参数不做任何改变情况下,燃用低比例生物柴油和高比例柴油的混合燃料进行试验研究.试验结果表明:发动机燃用20%生物柴油和80%柴油的混合燃料与柴油相比较,在外特性下,B20功率和扭矩均比柴油低,当量油耗率低速时要低,高速时高.在外特性和1800 r/min负荷特性下,混合燃料碳烟、CO和HC排放均降低,NOx排放(除少数工况外)略有增加.该混合燃料对降低柴油机碳烟、C0和HC排放十分有利.     

发动机燃用麻疯树油制生物柴油的非常规排放特性研究

对某共轨柴油机燃用0#车用柴油、麻疯树油制生物柴油及其混合燃料的非常规排放特性进行了研究.在未对原机做任何改动的情况下,分别燃用BD0、BD5、BD10、BD20、BD50和BD100 6种不同体积配比的麻疯树油制生物柴油与石化柴油的混合燃料,分析比较了不同生物柴油配比对发动机醛类、SO2和CO2等主要非常规排放的影响.结果表明:共轨柴油机燃用生物柴油与石化柴油混合燃料后,醛类、SO2、CO2排放均减少,且随着生物柴油掺混比例的升高而降低.     

柴油机燃烧乙醇-柴油-生物柴油混合燃料的排放特性研究

在一台单缸直喷式柴油机上分别燃用柴油、乙醇-柴油-生物柴油混合燃料,对不同掺烧比的乙醇-柴油-生物柴油混合燃料的排放特性进行了对比研究.试验结果表明,随着乙醇掺混比例的增大,燃用乙醇-柴油-生物柴油混合燃料的排放情况是:烟度排放大幅度降低,中高负荷下CO排放大幅度减少,HC排放量明显增加,Nox排放变化不大.     

共轨柴油机燃用不同配比生物柴油的性能与排放特性

对某共轨柴油机燃用石化柴油、生物柴油及其混合燃料的动力性、经济性和排放特性进行了研究.在未对原机做任何改动的情况下,分别燃用了0%、5%、10%、20%和100%的5种不同体积配比的餐饮废油制生物柴油与石化柴油的混合燃料,分析比较了不同生物柴油配比对发动机功率、燃油消耗率,以及CO、HC、NO_x和烟度排放的影响.研究表明:共轨柴油机燃用生物柴油与石化柴油混合燃料后,功率略有下降,燃油消耗率有所上升;烟度、CO和HC排放减少,且随着生物柴油掺混比例的升高而降低;NO_x排放上升,且随着生物柴油掺混比例的升高而增加.     

非直喷式增压柴油机燃用生物柴油的性能与排放特性

研究了非直喷式增压柴油机燃用柴油一生物柴油混合燃料的性能和排放特性。未对原机作任何调整和改动，研究了不同生物柴油掺混比例的混合燃料对功率、油耗、烟度和NOx排放的影响。结果表明：非直喷式柴油机燃用生物柴油后柴油机功率略有下降，油耗有所上升，烟度大幅下降，NOx排放增加明显。油耗、烟度和NOx的变化均与生物柴油掺混比例呈线性关系，合适的生物柴油掺混比例即可以保持柴油机的性能，又可有效地降低碳烟排放，且不引起NOx排放的显著变化。对于该增压柴油机，掺混生物柴油对外特性下的排放影响最大，影响最小的为标定转速下的负荷特性。不论是全负荷还是部分负荷，燃用生物柴油时低速下的烟度降低和NOx上升幅度均比高速时大，而同转速下高负荷时烟度降低和NOx上升更为明显。     

直喷式二冲程柴油机超细颗粒物排放特性的试验研究

研究了直喷式二冲程柴油机的超细颗粒物排放特性,考察了负荷、转速、喷油嘴孔径以及燃料对排气中超细颗粒物数量浓度以及质量浓度的影响。研究结果表明:在不同的工况下,超细颗粒物的数量浓度和质量浓度没有明显的相关性;随着负荷的增大,排气中超细颗粒物的质量浓度增大,而数量浓度不一定增大;在低负荷时,排气中颗粒物数量浓度在450r/min时明显高于750 r/min,高负荷时则相反;在选择喷油嘴时,喷孔小的超细颗粒物排放水平不一定好;柴油中加入一定量的DMC,则排气中颗粒物数量浓度在低负荷时明显高于柴油,高负荷时低于柴油;而质量浓度明显低于柴油。     

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。     

不同大气压力下E15含水乙醇/柴油对柴油机性能与排放的影响

为了探索掺烧乙醇后大气压力对柴油机性能和排放的影响和变动规律,在增压柴油机上进行了不同大气压力下燃用纯柴油和掺烧15%含水乙醇的对比试验研究。试验结果表明:随着大气压力的上升,动力性略有提高;气压从81kPa上升至90kPa时,燃油消耗率be的改善幅度较大,从90kPa上升至100kPa时,be的改善幅度较小,大气压力上升对低负荷区域的be变化影响较小,对中、高负荷区域的be有明显改善;气压在81kPa时,中、低负荷工况的HC和CO明显上升,随着气压的上升,HC和CO得到明显改善,高负荷工况时的HC和CO分别趋于原机水平或低于原机水平;气压变化对NOx排放的影响较小,但均比原机有所下降;气压低于90kPa时碳烟排放均比原机明显下降,大于90kPa后对碳烟排放的改善效果减弱。     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的性能与排放研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的性能与排放研究。研究结果表明：发动机热效率和柴油等热值燃油消耗率随混合燃料中甲醇含量的增加而改善，这是由于预混燃烧量的增加，燃料富氧以及扩散燃烧的改善所致。适当增加供油提前角可使柴油／甲醇混合燃料发动机热效率提高。燃用柴油／甲醇混合燃料可显著降低发动机CO和烟度，而对碳氢排放影响不大；在相同平均有效压力的条件下，N0x随甲醇含量的增加而增加，添加甲醇对N0x的影响在大负荷下更为明显。柴油／甲醇混合燃料燃烧时存在一个较为平坦的N0x／烟度关系曲线。     

直喷式柴油机燃用二甲醚排放特性的研究

对柴油机燃用二甲醚的排放性能进行了研究,并与燃用柴油时的排放水平进行了对比。结果表明：发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响;与燃用柴油相比,燃用二甲醚可以大幅度降低ＮＯｘ排放,烟度为０,ＣＯ和未燃ＨＣ排放也有所降低,排放物中甲醛量增加。研究表明二甲醚是柴油机理想的低排放代用燃料。     

轿车柴油机燃用生物柴油时温室气体排放特性的研究

对轿车柴油机燃用大豆酸化油制生物柴油进行了试验研究,探讨了在外特性、标定转速负荷特性及最大扭矩转速负荷特性下尾气中CO2、CH4、N2O及当量CO2温室气体排放的变化规律.结果表明:轿车柴油机的CH4和N2O排放量均很小,CO2是其主要温室气体排放;随着生物柴油混合比例的增加,发动机的CO2和CH4排放降低,N2O升高,生命周期当量CO2排放降低.大豆酸化油制生物柴油能在一定程度上降低轿车柴油机的温室气体排放.     

燃料设计改善发动机燃烧和排放的研究(2)--对柴油机燃烧与排放影响的分析

根据本文第一部分提出的含氧燃料设计思想与方法，以碳酸二甲脂(DMC)为例，研究了较宽比例范围内的DMC柴油混合燃料对柴油机的燃烧与排放特性的影响。在一台高速柴油机上测量了各种混合燃料在最高转速下的负荷特性和速度特性，以及主要工况下的示功图，并对燃烧特性进行了分析。试验结果发现：在柴油中加入一定比例的DMC后，由于物性参数的变化和喷雾特性的改善，混合燃料能够改善柴油机的燃烧与排放——热效率得到明显的提高，尤其在低转速下改善显著；烟度和氮氧化物排放同时降低，外特性线上的一氧化碳降低，碳氢排放仍然很低。对燃烧特性的分析发现：DMC柴油混合燃料的着火延迟延长，燃烧速率加快，燃烧持续期缩短。     

柴油机燃用生物柴油排气氧化催化实验研究

为改善高原地区车用柴油机的排放,进行了柴油机燃用生物柴油并加装柴油机氧化催化转化器（DOC）的发动机台架试验研究。结果表明,加装DOC后,柴油机烟度、CO和HC排放显著降低,对其动力性能、经济性能和NOx排放影响则很小。