柴油-甲醇组合燃烧技术在发电机组产品开发中的应用

对一台增压中冷柴油机进行改装,使其采用柴油-甲醇组合燃烧（Diesel-Methanol Compound Combustion,DMCC）方式运行。发动机台架以及装机运行试验的结果表明：发动机的双燃料模式平稳、可靠,动力性与原纯柴油相同,调速特性满足机组使用要求;与纯柴油相比,双燃料模式的燃料经济性在中高负荷时显著提升,在低负荷时较低;双燃料模式下的碳排放比在纯柴油工况下的碳排放降低约11.4%,PM和NO_x排放明显低于纯柴油模式,NO_x排放需要进一步优化;全工况下CO和HC排放量均大幅增加,所以为满足法规需要加装后处理系统;按照机组视在功率为300 kW运行时,双燃料模式的燃料经济性改善14.5%,大幅度降低发电成本。     

柴油/天然气电控双燃料技术研究

针对双燃料发动机的特点介绍了电控双燃料系统的原理;并对所研究的双燃料发动机的失效模式及效应进行了分析。性能试验表明:在不对原柴油机喷油角度、压缩比等参数进行任何改动,只增加燃气供应系统和电控双燃料系统的情况下,在75%负荷下天然气的替代率达到83%,经济性好;同时,排放较纯柴油有较大的改善;发动机的排温、最高燃烧压力及调速性能与柴油机的相近。     

基于价值工程的动力燃料经济性分析

在一台直喷、中冷柴油机上进行柴油、乙醇汽油的双燃料模式试验,提出了一种柴油、乙醇汽油双燃料系统的发动机,研究了基于价值工程的柴油、乙醇汽油双燃料系统,能使发动机在各种工况下,空气、柴油和乙醇汽油均能以最佳混合比进行燃烧。分析表明,柴油、乙醇汽油双燃料发动机在中高负荷及中高转速下运转可获得较好的燃油经济性。     

双燃料发动机油气双闭环控制策略应用研究

根据改装的双燃料发动机特点设计了基于当量燃料的油气控制策略,该控制策略通过柴油天然气双闭环实现两种燃料的合理控制,并在改装成双燃料发动机的潍柴X6170上进行试验。试验表明,在不改变原柴油机主要结构下,改装双燃料发动机能够替代原柴油机作为船舶动力,燃油消耗降低且排放相应减少,能够平稳进行油气切换,替代率过大时对HC排放及排气温度影响较大。     

LPG／柴油双燃烧发动机压缩比优化研究

采用燃料复合供给方式,在单缸直喷式柴油机上进行了LPG／柴油双燃料发动机压缩比的试验研究,对比分析了使用纯柴油和LPG／柴油双燃料的燃烧特性,着重研究分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃料压力、最大压力升高率、压力循环波动及燃烧放热率,并以此为依据优选了双燃料发动机的压缩比。试验结果表明：降低压缩比后,双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低,同时压力循环波动变小,但滞燃期、燃烧持续期都会有所增加。经过优化,压缩比确定为14.5时,ZH1105W柴油机改燃LPG／柴油双燃料后在高负荷工况下无严重爆震现象,压力循环波动较小,且经济性较好,热效率损失不大。     

燃料分层对乙醇/柴油双燃料发动机循环波动的影响

基于一台单缸柴油机,采用进气道喷射乙醇同时缸内直喷柴油的方式实现双燃料预混压缩着火(PCI)燃烧模式.固定发动机转速和负荷,通过调整预混乙醇比例以及柴油直喷策略,实现了不同程度的混合气燃料分层,并测量了相应的发动机循环波动特性,试验中NOx排放和COVIMEP分别控制在0.4 g/(kW·h)和7%以下.结合数值模拟研究了混合气燃料分层对双燃料发动机循环波动的影响,结果表明:燃料分层直接影响双燃料发动机循环波动.首先,着火正时在上止点附近时有助于降低双燃料发动机循环波动,乙醇预混当量比、柴油直喷中主喷油量以及主喷正时直接影响混合气初始着火区域燃料活性以及当量比,进而影响混合气着火正时.其次,混合气着火正时稳定性对于保证双燃料发动机燃烧稳定性较为关键.此外,燃烧相位以及缸内爆压不变,采用较高的乙醇预混比例结合推迟的主喷正时可以实现更加稳定的着火,进而降低双燃料发动机循环波动率.     

机电联合控制LPG-柴油双燃料增压发动机的研究

对增压柴油机燃用 L PG-柴油双燃料、采用 2种机电联合控制方案进行了较为深入的研究 ,对比分析了原柴油机和机电联合控制 L PG-柴油双燃料发动机的动力性、燃料经济性和碳烟、NOx、CO、HC排放。机电联合控制方案 1的试验研究表明 :掺烧 L PG后 ,可以显著地降低柴油机的碳烟排放 ;但在小负荷范围内 ,燃料消耗率略有增加 ,HC、CO排放增加较多。机电联合控制方案 2的试验研究表明 :双燃料发动机和原柴油机外特性相比 ,转矩几乎不降低 ,燃料消耗率略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx、CO排放变化不大 ,HC排放增加 ;双燃料发动机和原柴油机负荷特性相比 ,燃料消耗率在小负荷范围内持平而在中等以上负荷略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx 排放变化不大 ,HC、CO排放在小负荷范围内基本相同而在中等以上负荷略有增加。     

LPG/柴油双燃料发动机压缩比优化研究

采用燃料复合供给方式 ,在单缸直喷式柴油机上进行了LPG/柴油双燃料发动机压缩比的优化试验研究 ,对比分析了使用纯柴油和LPG/柴油双燃料的燃烧特性 ,着重研究分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃烧压力、最大压力升高率、压力循环波动及燃烧放热率 ,并以此为依据优选了双燃料发动机的压缩比。试验结果表明 :降低压缩比后 ,双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低 ,同时压力循环波动变小 ,但滞燃期、燃烧持续期都会有所增加。经过优化 ,压缩比确定为 14.5时 ,ZH110 5W柴油机改燃LPG/柴油双燃料后在高负荷工况下无严重爆震现象 ,压力循环波动较小 ,且经济性较好 ,热效率损失不大     

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，并通过发动机台架实验，研究了柴油／甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点．与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，压力升高率上升，排烟和NOx大幅度下降，但THC和CO排放均升高．该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态，是甲醇／柴油双燃料发动机可行的技术方案．     

甲醇作柴油机替代燃料的研究现状与展望

为解决我国交通运输业快速发展带来的能源危机和环境污染等问题,发展甲醇作为柴油机替代燃料吸引了广泛关注.介绍了甲醇燃料的特点和实际应用问题,综述了双燃料直喷技术、柴油甲醇组合燃烧、火花塞或电热塞助燃式直喷甲醇发动机等多种柴油机燃用甲醇技术,分析了各技术的优缺点并提出了未来研究方向.结果 表明,甲醇作柴油机替代燃料能改善发动机动力性、经济性和常规污染物排放,但冷启动或低负荷工况下存在燃烧质量差、非常规排放高等问题.     

植物油发动机在JS6608汽车上应用的试验研究

柴油机直接燃用植物油燃料,存在启动困难、在怠速、低转速和小负荷等工况时燃烧排放性能差等问题。本文对原车柴油机燃料供给系统进行改进设计,应用控制单元对燃油供给系统进行控制,在启动、怠速、低转速和小负荷时给发动机供柴油,中高负荷时给发动机供植物油,实现柴油和植物油燃料的双供给。改装后整车道路试验表明,燃用植物油汽车运行可靠,动力性、经济性与原车相当,在中高负荷时燃烧和排放特性优于柴油车。     

天然气/柴油双燃料发动机的试验研究

以柴油机为原型,增加了天然气供气系统,开发了天然气/柴油双燃料发动机。采用闭环控制系统对天然气进气量进行实时控制,发动机采用双阶段双燃料模式运行,实现了全负荷工况下天然气对柴油85%左右的替代率,在保持原机动力性的基础上实现了良好的经济性。     

天然气/柴油双燃料发动机的试验研究

以柴油机为原型,增加了天然气供气系统,开发了天然气/柴油双燃料发动机。采用闭环控制系统对天然气进气量进行实时控制,发动机采用双阶段双燃料模式运行,实现了全负荷工况下天然气对柴油85%左右的替代率,在保持原机动力性的基础上实现了良好的经济性。     

柴油/甲醇双燃料发动机能量平衡分析

以加装了甲醇喷射系统的玉柴YC4D120-30柴油机为研究对象,建立了柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧模式的能量平衡模型;在1,660,r/min、420,N·m和1,660,r/min、105,N·m两个工况点进行了纯柴油(D)模式和DMDF模式能量平衡分析,结果表明:大负荷时甲醇对柴油的替换比低于理论值,主要原因是双燃料燃烧模式的冷却损失比相应的纯柴油模式低;在小负荷时甲醇对柴油的替换比高于理论值,主要原因是双燃料燃烧的不完全燃烧损失随负荷降低而大幅增加.在1,660,r/min各个负荷下进行了甲醇替代率试验,结果表明:双燃料燃烧模式的冷却损失均低于纯柴油模式,且随着替代率增加冷却损失进一步降低.在1,660,r/min、420,N·m工况点进行了不同甲醇温度试验,结果表明:相同替代率下,替换比随着甲醇温度的提高而降低.这些现象都与双燃料燃烧模式下发动机的能流分布有密切联系.     

柴油/甲醇组合燃烧在电站机组中的设计与实现

引入组合燃烧理论,设计了电控柴油/甲醇双燃料喷醇系统和发动机工作时的控制策略,对改装后的喷醇发动机电站机组试验了发动机的动力性、经济性和排放性能以及机组的运行可靠性。试验表明:动力性指标完全能满足机组需求,经济性大大提高,排放明显改善,调速性能较为稳定。     

柴油/甲醇组合燃烧在电站机组中的设计与实现

引入组合燃烧理论，设计了电控柴油／甲醇双燃料喷醇系统和发动机工作时的控制策略，对改装后的喷醇发动机电站机组试验了发动机的动力性、经济性和排放性能以及机组的运行可靠性。试验表明：动力性指标完全能满足机组需求，经济性大大提高，排放明显改善，调速性能较为稳定。     

增压柴油机燃用生物柴油的排放特性

通过对比实验研究了增压柴油机燃烧生物柴油和普通柴油对发动机动力性、经济性和排放特性的影响,研究结果表明：对于实验发动机,在对喷油泵不做任何调整时,直接燃烧生物柴油对柴油机动力性的影响小于5％;无论在全负荷还是在部分负荷工况下,燃用生物柴油均能大幅度降低柴油机的排气可见污染物、PT、CO和HC排放,但会引起NOx排放量的上升,通过适当推迟喷油提前角能明显降低燃用生物柴油时发动机的COx排放,同时还能保留排气可见污染物低、PT、CO和HC排放低的优点,但对发动机动力性的影响却不大,研究表明生物柴油是理想的可再生清洁燃料。     

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.     

柴油/天然气双燃料发动机控制系统设计

利用自主设计的双燃料发动机的控制系统,将高压共轨柴油机改装成双燃料发动机。该系统包括天然气供给系统、控制单元(ECU)及其配套传感器等。发动机起动和怠速时在纯柴油模式下运行,当负荷达到某一设定值时,柴油ECU减少引燃柴油的喷射,同时天然气ECU增加天然气量的喷射,发动机在双燃料模式下运行。台架试验结果表明:在不同工况下,天然气平均替代率达到75%,最高替代率达到90%。     

LNG/柴油双燃料发动机掺烧策略的试验分析

针对LNG/柴油双燃料发动机的LNG燃料掺烧问题,以Z6170ZLCZ-19柴油机为原型机,采用增压器后单点进气方式进行改装,对掺烧策略进行试验研究。研究结果表明:在极低负荷区与重载超载区,不宜掺烧LNG燃料;在中低和中高负荷区,可适量掺烧LNG燃料;在中负荷区,双燃料发动机综合性能较好,适宜掺烧LNG燃料。将双燃料发动机工作范围划分为"禁止区"、"控制区"和"健康运行区",并对各个区域设置相应的替代率上限值,可较好地解决LNG的合理掺烧问题。