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.     

直喷式轿车柴油机燃用生物柴油的排放特性

在直喷式柴油机和装有该型号柴油机的轿车上燃用柴油/生物柴油混合燃料,未对原机作任何调整,研究了不同生物柴油掺混比例的混合燃料对烟度、CO、THC、NOx和CO2排放的影响.结果表明,直喷式柴油机和轿车燃用生物柴油后,烟度大幅下降,THC排放明显减少;烟度和THC的变化均与生物柴油掺混比例呈线性关系.柴油机CO排放在小于20%负荷下,随着生物柴油的比例增高逐渐增加;在大于20%负荷时,CO排放随着混合燃料中生物柴油的比例增高而减少;在轿车上,只有低比例掺烧(10%)的CO排放有所下降.柴油机上的NOx排放在低比例掺烧(10%)时下降,而在较高比例掺烧(30%)时,NOx排放升高;在轿车上,NOx排放都有所升高.在柴油机上,燃用生物柴油混合燃料后,CO2排放的总体趋势在减少,但减少比例随生物柴油掺混比例的不同而不同;在整车上,只有低比例掺烧(10%)时CO2排放降低,而较高比例掺烧(30%)时CO2排放升高.     

甲醇掺混比对甲醇/生物柴油混合燃料燃烧循环变动的影响

文章在186FA柴油机上,开展了柴油机燃用甲醇/生物柴油不同掺混比混合燃料的燃烧过程试验,测量了柴油机示功图,分析了燃烧过程特征参数对循环变动的影响,讨论了滞燃期循环变动系数(COV_T)、燃烧持续期循环变动系数(COV_D)及放热规律型心循环变动系数(COV_(CA50))随甲醇掺混比的变化规律,提出了评价单缸柴油机循环变动系数的临界值。研究结果表明:当柴油机供油量一定时,COV_T,COV_D和COV_(CA50)均随着甲醇掺混比的增加而增加;当甲醇掺混比为30%时,COV_T,COV_D和COV_(CA50)分别为2.76%,6.77%和14.4%,与甲醇掺混比为20%时相比,循环变动系数均有明显增加,最大增幅为48%。考虑到柴油机较低燃烧循环变动系数与工作稳定性的要求,对于应用甲醇/生物柴油混合燃料的柴油机,甲醇的掺混比不宜高于20%。     

EGR对生物柴油/异丁醇混合燃料燃烧与排放的影响

在一台四缸四冲程水冷高压共轨柴油机上研究了生物柴油/异丁醇混合燃料在不同EGR率下的燃烧及排放特性.试验结果表明:随EGR率的升高,缸内压力和放热率峰值降低,燃料滞燃期延长,燃烧持续期先缩短后延长,NO排放与核模态颗粒物数密度降低;当EGR率小于6%时,CO和HC污染物的排放都保持在较低水平.相较于生物柴油,燃用混合燃料降低CO污染物的排放;随异丁醇掺混比例的增加,缸内压力与放热率峰值逐渐升高,CO排放降低,但HC与NO的排放逐渐升高,核模态颗粒物数密度升高,积聚态颗粒物数密度和颗粒物质量浓度有不同程度的下降.     

生物柴油/DMF混合燃料对柴油机低温燃烧的影响

在生物柴油中分别掺入体积分数20%和50%,的2,5-二甲基呋喃(DMF)组成DMF20和DMF50混合燃料,在一台单缸柴油机上对柴油、生物柴油和生物柴油/DMF混合燃料开展低温燃烧试验研究.结果表明,生物柴油和柴油燃烧特性相近,生物柴油含氧特性在一定程度上可以改善低温燃烧的碳烟排放;增大生物柴油中DMF掺混比例,混合燃料十六烷值降低,滞燃期延长,燃烧速率加快,预混放热峰值升高,最大压力升高率增大,DMF50即使在高负荷下也呈现典型的预混单峰放热.在低负荷时,掺混燃料热效率并没有优势,随负荷增大,掺混燃料在热效率方面逐渐表现出优势,特别是DMF50在高负荷时优势明显,指示热效率提高到46.5%(此时柴油和生物柴油分别为43%和43.3%).掺混DMF对碳烟改善明显,在高负荷、低温燃烧、低氧浓度条件下DMF50仍可基本实现无碳烟排放,同时提高DMF掺混比例对改善高负荷低温燃烧的CO和HC排放作用显著.     

直喷柴油机燃用生物柴油/柴油混合燃料适应性研究

在AVL标准试验台架上研究了掺混不同比例生物柴油混合燃料对DW10TD四缸电控柴油机动力性、经济性及排放性的影响.研究结果表明,发动机在不作任何改动的前提下,可实现稳定运转;发动机燃用B10的动力与原柴油机相当,燃用B20,B30时动力与燃用B0时相比下降幅度在3%以内.随着柴油中生物柴油添加比例的增大,发动机有效燃油消耗率增大,但发动机燃烧有效热效率有所改善.发动机燃用掺混生物柴油混合燃料对发动机碳烟排放有显著的改善作用;CO和NOx排放在中小负荷与原柴油机相当,大负荷时CO排放随着混合燃料中生物柴油添加比例的增高而减少,而NOx排放则随着生物柴油添加比例的增大而升高;THC排放在中小负荷随着生物柴油添加比例升高而下降.大负荷下燃用各种燃料THC排放基本相当.     

后喷射策略下生物柴油对发动机燃烧和排放影响的数值模拟

以正庚烷-癸酸甲酯(MD)-癸烯酸甲酯(MD9D)简化机理为基础,构建了生物柴油(大豆生物柴油SME)-柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主-后喷射两种喷油方式下,将大豆生物柴油、纯柴油以30∶70和70∶30体积比掺混,将该化学反应机理与CFD计算软件耦合,研究后喷策略下生物柴油-柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明:随着SME掺混比例增加,缸内燃烧温度峰值逐渐降低,缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氢反应速率影响,反应速率随温度升高而增大;NO_x排放随掺混比例增加而逐渐降低,NO_x排放主要受温度影响;单次喷射下,掺混比例越高,碳烟排放量越低;后喷射下,碳烟生成量受C_2H_2影响,随掺混比例增加而逐渐降低,OH在碳烟氧化过程中起主要作用,碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。     

不同大气压力和生物柴油/柴油掺混比对柴油机噪声的影响

使用大气模拟试验台进行了直喷式柴油机在高原环境不同大气压下燃用不同体积掺混比生物柴油/柴油混合燃料的噪声测量对比试验研究。结果表明：噪声声功率随着大气压力和生物柴油掺混比的增加而减小;怠速工况时,在101kPa和81kPa大气压下分别燃用掺混比为70%和80%的混合燃料噪声值最小;在630～2000Hz噪声主要贡献频带上,各个测试点燃用B100油时声压级较B0油小;在高原环境下使用生物柴油可有效地降低柴油机整机噪声。     

大豆生物柴油混合燃料性能试验研究

通过在R4105T柴油机上进行对比试验,分析了0#柴油/生物柴油、乙醇/生物柴油混合燃料以不同比例掺混时对柴油机动力性、经济性及碳烟排放特性的影响.研究结果表明:柴油机使用0#柴油/生物柴油混合燃料时动力性、碳烟排放量均有所下降,油耗率稍有上升;使用乙醇/生物柴油混合燃料时,碳烟排放量低于生物柴油,动力性、经济性随乙醇含量的不同而呈现不同的变化趋势.     

松油掺混燃料的喷雾及燃烧排放特性试验

为探究松油作为柴油机替代燃料的可行性,在定容弹中结合高速摄影技术对松油掺混比例为20%,、40%,和50%,的柴油/松油混合燃料在不同喷射压力及背压下的宏观喷雾特性进行可视化研究;同时基于一台4缸涡轮增压柴油机,研究掺混燃料在不同负荷下的燃烧和排放特性.结果表明:随喷射压力及背压的改变,4种燃料喷雾特性的变化规律一致;相同条件下松油掺混燃料的喷雾锥角、贯穿距及油束面积均比柴油大,且松油掺混比越大,雾化效果越好.在试验负荷范围内,松油掺混燃料的有效燃油消耗率、最大压力升高率比柴油略大;在全负荷工况下50%,掺混燃料的转矩较柴油仅降低2%,表明松油可提供与柴油相当的动力输出.掺混燃料在低负荷时的NO_x、CO和THC排放均高于柴油,中、高负荷时掺混燃料的CO及THC排放低于柴油,NO_x排放与柴油差别不大;通过增加松油掺混比例可以大幅降低碳烟的排放.     

甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料燃烧特性与排放特性研究

选取煤基燃料F-T柴油和甲醇,并辅以生物柴油,配制成甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料,在未做调整的四缸增压中冷柴油机上进行试验研究。结果表明:混合燃料的燃烧放热率峰值、压力升高率峰值和缸内压力峰值均随混合燃料中生物柴油比例的增加而增加,且对应的相位延迟;外特性下燃用混合燃料时,碳烟、氮氧化物的排放量明显降低,在低转速下一氧化碳降低幅度较大,混合燃料对甲醛也有较大幅度的减排作用。     

生物乳化柴油对柴油机性能的影响

在1 400 r/min负荷特性下研究生物乳化柴油对柴油机性能的影响,结果表明:满负荷时,生物乳化柴油的缸内燃烧压力和放热率略低于柴油,缸内燃烧温度有所降低;动力性方面,与柴油相比略微降低,E10和E15的经济性与柴油接近;当水和丁醇掺混比例增加时,颗粒物(particulate matter,PM)和氮氧化物(NOx)排放降低的越多。生物乳化柴油作为替代燃料能保证柴油机运行的稳定性,它可以同时降低柴油机的PM和NOx排放,具有良好的环境效益和经济效益。     

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.     

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。     

大豆生物柴油混合燃料性能试验研究

通过在R4105T柴油机上进行对比试验,分析了0#柴油／生物柴油、乙醇／生物柴油混合燃料以不同比例掺混时对柴油机动力性、经济性及碳烟排放特性的影响。研究结果表明：柴油机使用0#柴油／生物柴油混合燃料时动力性、碳烟排放量均有所下降,油耗率稍有上升;使用乙醇／生物柴油混合燃料时,碳烟排放量低于生物柴油,动力性、经济性随乙醇含量的不同而呈现不同的变化趋势。     

燃用含氧燃料对柴油机热量分配影响的试验研究

从热平衡分析着手,对柴油机燃用柴油和碳酸二甲脂(DMC)混合燃料后缸内传热规律及热效率和动力性进行了研究.研究结果表明:燃用柴油与DMC混合燃料的热平衡与燃用纯柴油相比有所不同,随着DMC在柴油中添加比例的增加,转化为有效功的比例也逐渐增加,当DMC添加比例为15%～20%时,有效功的比例增加3%左右,而冷却水、排气、机油带走热量的比例均有所下降.     

生物柴油碳烟特性的可视化研究

在1台光学可视化发动机上,采用高速摄影法,对不同掺混比例的柴油/生物柴油混合燃料进行研究,获取缸内燃烧火焰图像,通过双色法得到表征缸内碳烟总体分布的KL因子,分析了生物柴油对缸内燃烧过程和碳烟生成特性的影响.研究结果表明,随着生物柴油掺入比例的增加,最高燃烧压力逐渐降低,滞燃期相对延长,燃烧持续期缩短,火焰的亮度和分布面积都随之下降.KL因子的最高浓度降低,碳烟较浓的分布区域减小,碳烟的氧化进程加快.     

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.     

高原地区不同配比生物柴油的排放特性

本文在高原环境（81kpa）下,对4100QBZL柴油机燃用不同配比生物柴油混合燃料后NOx与碳烟的排放进行了试验研究。试验结果表明：与柴油相比,纯生物柴油的NOx排放上升了0%~0.22%,而掺混比为30%以内的混合燃料的NOx排放则下降了2.9%~4.5%;碳烟的排放明显降低,且随掺混比的增加而降低,纯生物柴油的碳烟排放下降了33%~53%,掺混比为30%以内的混合燃料的碳烟排放下降了10%~31%。综合考虑,燃用掺混比为30%以内的生物柴油混合燃料,能同时有效地降低NOx与碳烟的排放。     

生物柴油-乙醇混合燃料柴油机的试验研究

通过在ZS195柴油机上进行对比试验,分析了生物柴油及生物柴油-乙醇混合燃料的不同比例对柴油机性能的影响.研究结果表明,柴油机燃用混合燃料后,乙醇的掺烧率为30%以下时,其动力性能良好,折合油耗率均有不同程度的改善.柴油机燃用生物柴油和混合燃料时,碳烟在整个运转工况范围内均比燃用柴油时有大幅度的降低.在大负荷下的CO排放量比燃用柴油时有大幅度的降低.NOx排放量比燃用柴油时有所改善,随着乙醇比例的增大NOx排放量逐级降低.燃用混合燃料时HC排放量比燃用柴油有所增加,并随着生物柴油中乙醇比例的增加而增大.