柴油—甲醇—水复合乳化燃料喷雾特性的研究

本文介绍了柴油－甲醇－水复合乳化燃料的喷雾特性的研究，作者采用4f 十字光路激光全息法，在一台缸径为100mm，冲程为120毫米，加长活塞直喷式单缸试验机上[研究了不同配比复合乳化燃料的喷雾发展过程和燃烧室内空气运动对喷雾发展的影响，以及它的喷雾油滚粒度大小及其分布特性，该荐研究为进一步研究柴油机燃用这种新型乳化燃料的燃烧特性和合理组织燃烧过程提供了依据。     

柴油机燃用柴油－甲醇－水复合乳化燃料的研究

本文介绍柴油机燃用柴油－甲醇－水复合乳化燃料的研究。采用自行研制的复合型乳化剂、使用机械搅拌分步乳化法和超声乳化法配制了多种配比的复合乳化燃料。通过台架试验得出了复合乳化燃料的最佳配比，分析了燃用不同配比的复合乳化燃料对柴油机的经济性、动力性、燃烧过程和排放特性的影响；使用全气缸取样系统研究了柴油机燃用不同燃料时缸内微粒生成历程。试验表明，燃用复合乳化燃料时缸内微粒生成量大幅度减少，下降值最大可达４０．７％，首次以实验手段揭示了柴油机燃用乳化燃料时烟度降低的关键原因。试验也表明，这种复合乳化燃料具有乳化剂用量少、稳定性好的特点；ＺＨ１９０Ｗ型柴油机燃用Ｄ８５Ｍ７．５Ｗ７．５复合乳化燃料时获得了满意的性能．     

柴油含水乙醇乳化燃料物性及喷雾燃烧特性研究

试验使用不同配比的柴油含水乙醇乳化燃料,对其理化、喷雾和燃烧特性进行了研究。随着柴油含水乙醇乳化燃料中含水乙醇含量的增加,乳化燃料的密度和运动黏度上升,表面张力略微下降,初始蒸馏温度下降,含氧量升高,十六烷值和低热值降低。试验使用定容燃烧弹,在常温高压和高温高压环境下,对乳化燃料非蒸发喷雾、蒸发喷雾及喷雾燃烧的特性进行了测试。研究结果表明:随着乳化燃料中含水乙醇比例升高,非蒸发喷雾贯穿距和喷雾锥角变化不大;蒸发喷雾贯穿距和喷雾锥角略微减小,但无明显规律,而蒸发喷雾中液相贯穿距离明显增加;燃烧火焰自发光亮度逐渐降低,表征碳烟生成量逐渐减少;在900K环境温度、21%氧体积分数条件下着火滞燃期变化不大。     

环境温度对掺水乳化柴油喷雾燃烧特性的影响

柴油机中燃用掺水乳化柴油有提高燃烧热效率的潜力,并同时降低碳烟和NOx排放.利用定容燃烧弹台架,对比试验了纯柴油和掺水乳化柴油的燃烧特性,并重点研究了环境温度对掺水乳化柴油喷雾和燃烧特性的影响.结果表明:相比于纯柴油,掺水乳化柴油能明显降低燃烧过程中碳烟的生成量;掺水乳化柴油中水的蒸发和微爆作用随环境温度的升高逐渐增强,能有效促进喷雾雾化和油、气混合过程;随着环境温度的升高,掺水乳化柴油的滞燃期及火焰升举长度均减小,燃烧火焰亮度增大.高环境温度工况下,碳烟前期生成速率和后期氧化速率均增大,使得不同环境温度工况下掺水乳化柴油最终碳烟的排放量相差较小.     

利用分子理论估算二甲醚的热物理特性参数

为了对二甲醚喷雾及燃烧过程进行数值模拟，根据分子理论对二甲醚的饱和蒸气压、液体黏度、汽化潜热、表面张力、热导率和扩散系数等热物理参数与温度的关系式进行估算。由于二甲醚为非极性分子，估算获得相当好的准确性。估算所得的二甲醚热物理特性参数完全可满足喷雾和燃烧过程数值模拟的要求。分子理论还为其他未知燃料热物理特性的获取提供了一种新的途径。     

柴油机燃用生物柴油-乙醇-水微乳化燃料性能研究

为研究生物柴油-乙醇-水微乳化燃料在柴油机上的应用,在单缸直喷式柴油机上,对生物柴油和生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的燃烧特性、经济性和排放进行试验研究。研究结果表明:与生物柴油相比,生物柴油-乙醇-水微乳化燃料的压力、压力升高率及放热率曲线明显后移;峰值燃烧压力和峰值瞬时燃烧放热率增加,燃烧更加完全、放热更加集中;瞬时燃烧放热率第二峰值明显降低,瞬时燃烧放热率曲线型心转角在中高负荷更加靠近上止点,循环等容度和有效效率明显提高;燃料消耗率增加而比能耗略有降低;NOx和烟度排放明显降低。研究结果表明:生物柴油-乙醇-水微乳化燃料是节能、环保的柴油机代用燃料。     

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。     

废弃油脂生物柴油掺水微乳化燃料燃烧和排放性能研究

利用废弃油脂制备生物柴油不仅具有可观的经济效益,而且具有良好的社会效益和环境效益．为研究生物柴油掺水微乳化的燃烧和排放性能,在同一台双缸四冲程直喷式柴油机上进行了对比试验,测量燃料的燃烧压力和排放浓度．研究结果表明：与生物柴油相比,生物柴油掺水微乳化燃料的峰值燃烧压力的相对高低随发动机负荷变化．在排放特性中,生物柴油掺水微乳化燃料的烟度和NOx排放量显著降低,这证明掺水微乳化燃料能够改善燃烧状况,控制柴油机主要污染物排放．     

一种研究发动机燃烧过程的多功能可视化实验装置

介绍一种多功能可视化实验装置，本装置包括光学发动机、进气系统、光学系统、数据采集以及控制系统，利用本套装置可以实现对包括纯柴油、柴油/天然气双燃料，醇类燃料以及进气添加惰性气体等多种情况的发动机喷雾，着火以及燃烧特性进行可视化研究，同时本装置还可实现对燃烧过程的燃烧压力进行实时记录，给出全面的燃烧特性分析结果。     

喷雾-壁面复合引导LPG直喷发动机混合气形成过程的数值解析

利用液化石油气(LPG)优良的燃料特性,提出了一种新的喷雾-壁面复合引导燃烧系统.由激光诱导荧光法(PLIF)验证了计算模型准确性后,使用Fire V2011软件,对复合引导燃烧系统喷油器安装位置、燃料喷射方向和活塞凹坑形状等参数进行了优化,并确定了燃烧系统参数.最后数值解析了典型的部分负荷工况(2,000,r/min)喷雾-壁面复合引导LPG直喷发动机分层混合气的形成过程.结果表明:采用压缩冲程后期(40°,CA BTDC)喷射,在接近点火时刻(20°,CA BTDC)时从3孔喷油器的上部2孔喷出的LPG喷雾和下部1孔喷入燃烧室凹坑,在卷吸涡作用下引导至火花塞电极附近的LPG喷雾将交织在一起,在火花塞电极附近形成稳定的混合气分层构造;而整个燃烧室的空然比达60以上.     

柴油机双燃料复合燃烧的最佳运行范围研究

通过在进气过程中加入容易汽化的燃料与空气形成一定浓度的预混合气进入燃烧室，利用压燃喷入的柴油形成着火源向整个燃烧室传播，以完成燃烧过程的部分预混双燃料燃烧模式可能是减少柴油机碳烟排放的有效措施。而在该燃烧方案中过低的预混浓度可因火焰无法传播到整个燃烧室而增加HC排放，在保持柴油机压缩比的条件下，过高的预混合气浓度可能使燃烧最高温度上升而对NOx排放不利，甚至在柴油喷入前压燃预混合气而发生爆震。燃烧模式的改变对CO排放水平的影响也可能不利；因此，确定双燃料的最佳运行范围是建立双燃料过程控制的基础，介绍了以液化气和柴油形成双燃料系统时的最佳运行范围的初步研究结果。     

缸内空气运动对直喷式柴油机喷雾特性影响的研究

本文采用高速摄影，利用激光衰减法，研究了小型直喷式柴油机缸内燃油雾特民生，特别是在缸内空气运动对燃油喷雾特性影响方面，进行了比较详细的研究，研究结果表明，在柴油机狭小的燃烧室内，自由喷雾得不到充分发展便得快与燃烧室壁面发生碰撞，故油束的锥角比较小，燃油的密集程度比较高，受空气涡流吹拂而发生弯曲的程度很小，较强的空气涡流会降低喷雾的贯穿速度。     

HCCI燃烧技术在直喷式柴油机上应用的试验研究

在1135型四冲程直喷式柴油机上,通过采用双收口燃烧室、P型喷油泵高压喷射、伞喷油嘴和多孔油嘴预喷射、乳化柴油及乙醇柴油等技术措施,形成最佳的预混合气,达到产生良好化学反应及动力学效应。通过调整试验,控制上止点后着火,实现近似等压预混合燃烧。     

闪急沸腾喷雾场粒度分布规律及燃烧特性的研究

用激光全息术对闪急沸腾喷雾场的粒度分布进行了测量研究。结果表明,与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾具有粒子平均直径小,轴向、径向分布均匀等特点。在一台单缸机上,采用闪急沸腾喷雾方式进行了燃用柴油和煤化油的试验研究。与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾燃烧方式可大大降低柴油机的碳烟和油耗率。用这种燃烧方式燃用煤化油的结果表明,闪急沸腾喷雾燃烧方式在柴油机燃用低十六烷值燃油方面具有巨大的潜力。     

乳化油雾化特性对柴油机燃烧过程影响的研究

摘要作者在燃烧定容弹模拟装置中,运用高速纹影和同轴远场巨脉冲激光全息技术,对乳化油的油束微观结构动态变化过程进行了测定.基于获得的雾化破碎实验结果,应用新建立的燃烧模型预测发动机的动力、经济性能以及气体排放,对照试验数据,两者基本一致.研究表明,掺水乳化油中的水份有助于降低柴油机的油耗和排放.     

在直喷式柴油机上进行HCCI新概念燃烧的探索研究

从形成均匀预混合气及着火后具有良好化学反应动力学效应的角度出发,在单缸135直喷式柴油机上采用双收口型燃烧室、P型喷油泵、预喷射、伞喷油嘴、乳化柴油及乙醇柴油等方法,对实现均质充量压缩着火(homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧的多种途径进行了对比试验。结果表明:应用伞喷油嘴有效促进了着火前缸内均质预混合气的形成,具有进一步在小排量增压中冷、高压电喷柴油机上推广的潜力;通过燃料设计可控制着火在上止点附近并提高燃烧速率,有利于实现高效、低排放的近似等压预混合燃烧方式。     

Combustion performance and emission reduction characteristics of automotive DME engine system

This article is a condensed overview of a dimethyl ether (DME) fuel application for a compression ignition diesel engine. In this review article, the spray, atomization, combustion and exhaust emissions characteristics from a DME-fueled engine are described, as well as the fundamental fuel properties including the vapor pressure, kinematic viscosity, cetane number, and the bulk modulus. DME fuel exists as gas phase at atmospheric state and it must be pressurized to supply the liquid DME to fuel injection system. In addition, DME-fueled engine needs the modification of fuel supply and injection system because the low viscosity of DME caused the leakage. Different fuel properties such as low density, viscosity and higher vapor pressure compared to diesel fuel induced the shorter spray tip penetration, wider cone angle, and smaller droplet size than diesel fuel. The ignition of DME fuel in combustion chamber starts in advance compared to diesel or biodiesel fueled compression ignition engine due to higher cetane number than diesel and biodiesel fuels. In addition, DME combustion is soot-free since it has no carbon–carbon bonds, and has lower HC and CO emissions than that of diesel combustion. The NO_x emission from DME-fueled combustion can be reduced by the application of EGR (exhaust gas recirculation). This article also describes various technologies to reduce NO_x emission from DME-fueled engines, such as the multiple injection strategy and premixed combustion. Finally, the development trends of DME-fueled vehicle are described with various experimental results and discussion for fuel properties, spray atomization characteristics, combustion performance, and exhaust emissions characteristics of DME fuel.     

一种新的小缸径柴油机单孔直喷燃烧系统的研究

小缸径柴油机燃烧系统直喷化已经成为发展趋势，但仍面临实现柔和运行及降低有害排放产物的难题，燃烧室周边混合式燃烧系统具有工作柔和，变速适应性好等优点。但由于形成较多的壁面面膜，而使燃烧速率低，ＨＣ和微粒排放品质差，为此，本研究了旋转流场中轴针喷嘴油束扩展与混合的特性，提出了利用油束撞壁效应加速混合，改善燃烧过程的概念。在Ｓ１９５涡流室柴油机基础上设计了一种新的单孔直喷式燃烧系统。研究结果表明，该系