甲醇替代率对双燃料发动机燃烧及其循环变动的影响

为研究甲醇/柴油双燃料发动机甲醇替代率对燃烧及其循环变动的影响,通过在单缸柴油机上加装进气道甲醇喷射系统,进行了不同甲醇替代率的试验研究。研究表明,随着甲醇替代率增加,缸内着火时刻推迟,放热率双峰现象逐渐消失,放热率峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率均增加。甲醇替代率对不同工况下指示热效率的影响不同,低速工况指示热效率随甲醇替代率的增加而降低,高速高负荷工况指示热效率随甲醇替代率的增加而略有增加。不同工况下的排放影响也存在明显差异,随甲醇替代率的增加,低速低负荷工况排放变化较小,而在高速高负荷下排放变化大。甲醇替代率对燃烧循环变动影响表明,低速低负荷循环变动随甲醇替代率增加而明显增加,当替代率增加至28.7%时,峰值压力的循环变动率增加2.5%,峰值压力对应曲轴转角分布也更加分散。     

过量空气系数对甲醇/柴油反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了甲醇/柴油二元燃料反应活性控制压燃（reactivity controlled compression ignition,RCCI）发动机专用试验台架,系统地研究了最大转矩转速（1 600 r/min）、不同负荷下甲醇替代率和过量空气系数对发动机经济性与排放性能的影响规律。结果表明：中、低负荷下,随着甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率先降低后略微升高,有效热效率先增加后略微降低,排气温度降低;中高、高负荷时,随甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率和排气温度降低,有效热效率升高;负荷率75%下,甲醇替代率为30%时,有效当量燃油消耗率较纯柴油模式平均降低3.8%,有效热效率则平均升高6.7%。不同负荷工况下,随甲醇替代率增大,NO_x排放和烟度大幅降低,CO₂排放量减少,CO、甲醇和甲醛排放量增加。中、低负荷下,烯烃排放量随甲醇替代率升高而增加,中高、高负荷下则随替代率升高而降低。不同负荷、不同甲醇替代率下,随着过量空气系数减小,CO₂排放量和烟度增加,NO_x和C...     

甲醇不同替代比率对DMCC排放影响的试验研究

对比研究了加装氧化型催化转化器后,甲醇对柴油的不同替代比率条件下柴油/甲醇组合燃烧(DM-CC)系统发动机排放的差异.试验结果表明,为使DMCC发动机的Nox、THC和CO的综合排放最优,在低负荷时,替代率不宜超过22%;中等负荷时,保持35%的替代比率较为理想;大负荷时,替代率可以增加,但不宜超过50%.研究发现,起燃温度较低的氧化催化转化器对全面改善DMCC发动机排放起着非常重要的作用.本研究结果为使DMCC燃烧方式实现低排放提供了重要途径.     

燃烧系统参数对增压中冷柴油-天然气双燃料发动机排放特性和经济性影响的实验研究

将一台6缸、增压中冷柴油机改装为混合器进气方式的柴油—天然气双燃料发动机，对其燃烧系统参数对双燃料发动机排放和经济性的影响进行了实验研究，包括引燃柴油喷油时刻、天然气替代率、中冷后进气温度的影响。双燃料发动机的排放与空燃比及燃烧系统参数密切相关。替代率增加时，排气烟度降低，HC排放升高，当量燃油消耗率升高，CO排放在替代率较小时随替代率增加而升高，但在替代率较高时随替代率增加而略有降低。替代率对NOx排放的影响则与发动机工况有关，在最大转矩和低速大负荷工况，空燃比值较小，NOx排放随替代率的升高而增大；在标定功率工况，空燃比较大，NOx排放随替代率的升高而减小。提前角减小，NOx排放降低。中冷后温度升高，碳烟排放和NOx排放升高，HC和CO排放降低，当量燃油消耗率降低。研究结果表明，采用增压中冷技术、提高CNG替代率、减小引燃柴油喷油提前角，能够有效地降低双燃料发动机的有害排放物。     

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。     

油嘴凸出量对柴油发动机性能和排放的影响分析

为了研究油嘴凸出量对柴油发动机性能和排放的影响,通过三种不同厚度的喷油器油嘴垫片改变喷油器的油嘴凸出量,并在全负荷、部分负荷情况下测试三种不同油嘴凸出量对发动机性能和排放的影响。试验结果表明,不同的油嘴凸出量对发动机的性能和排放影响非常大,并且需要综合考虑各种测试结果,选择合适的油嘴凸出量,使发动机的性能和排放达到最佳,这对于发动机燃烧开发试验有一定的指导意义。     

预喷油量对DMCC发动机燃烧和排放的影响

在一台高压共轨增压中冷重载柴油机上,利用HoribaMEXA-7100DEGR及MEXA-6000FT等进行柴油/甲醇组合燃烧发动机各替代率下不同预喷油量对排放影响的试验.结果表明:无论是纯柴油模式还是柴油/甲醇双燃料模式,随着预喷油量的增加,发动机缸内峰值压力均明显上升.随着预喷油量的增加,HC、CO、CO2、N2O、甲酸和甲醛等常规及非常规排放物呈现逐渐降低的趋势,而NOx排放则逐渐增加;未燃甲醇、1,3-丁二烯排放则是在30%,替代率下逐渐降低,50%,替代率时有所升高;各替代率下苯和甲苯的排放随预喷油量的变化规律性不强.     

Effect of Nozzle Bulge on Diesel Engine＇s Performance and Emission

为了研究油嘴凸出量对柴油发动机性能和排放的影响，通过三种不同厚度的喷油器油嘴垫片改变喷油器的油嘴凸出量，并在全负荷、部分负荷情况下测试三种不同油嘴凸出量对发动机性能和排放的影响。试验结果表明，不同的油嘴凸出量对发动机的性能和排放影响非常大，并且需要综合考虑各种测试结果，选择合适的油嘴凸出量，使发动机的性能和排放达到最佳，这对于发动机燃烧开发试验有一定的指导意义。     

柴油/汽油反应活性控制压燃发动机喷油协调控制与排放特性研究

对某4缸高压共轨柴油机进气道进行改造,搭建了柴油/汽油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,设计了柴油/汽油双燃料RCCI燃烧汽油喷射控制策略,实现了全工况下汽油与柴油的协调喷射控制,系统地研究了不同运行工况下,不同汽油替代率对柴油机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:采用柴油/汽油双燃料RCCI燃烧控制策略,发动机可在其运行工况范围内实现高效清洁燃烧,随着汽油替代率的增加,发动机缸内最高压力逐渐增大,缸压峰值出现时刻推迟,放热率峰值降低,燃烧持续期延长,燃油消耗率降低,有效热效率升高,全碳氢、CO排放增加,NOx和碳烟排放降低。     

船用柴油机应用柴油/甲醇二元燃料的性能特性研究

在柴油/甲醇二元燃料(DMDF)燃烧模式下,研究了不同负荷下甲醇替代率对船用柴油机性能的影响,以及不同喷油时刻对DMDF燃烧的影响。试验结果表明:不改变原机喷油定时的情况下,发动机25%负荷率时最大替代率为57. 8%,50%负荷率时最大替代率为59. 6%,100%负荷率时最大替代率为36. 7%;受喷醇流量的限制,在75%和90%负荷率时,甲醇替代率分别只做到49. 1%和39%。据试验情况分析,限制甲醇替代率提高的因素有发动机失火和发动机最高燃烧压力过高等,因此,除受试验条件限制的负荷区域(50%～90%负荷率)外,将DMDF在船用柴油机上的非稳定运行的区间分为失火限制区和最高燃烧压力限制区,分别对应的负荷率范围大致为0～50%和90%～100%。另,喷油时刻太靠后会限制甲醇替代率提升,其主要原因是发动机易失火;而喷油时刻太靠前则因最高燃烧压力升高限制了甲醇替代率的提升。     

天然气替代柴油率对双燃料发动机排放的影响

天然气／柴油双燃料发动机的排放能受各种因素影响和制约,在引燃油的供油提前角变化对发动机排放性能影响的基础上,进行天然气替代柴油率对双燃料发动机排放性能的影响试验研究,结果表明,在相同条件下和适当的天然气对柴油替代率范围内,随天然气替代柴油率的变化,发动机排放物中ＴＨＣ最大相差为４５％;ＣＤ相差为４０％;ＮＯｘ相差６７％,根据发动机的排放性能和发动机的动力性,经济性及机械性能综合考虑得出了在试验机型     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

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%。     

引燃柴油量对甲醇/柴油双燃料发动机性能和排放的影响

在一台TY1100型直喷柴油机上,开展了引燃柴油量对柴油引燃甲醇双燃料发动机性能和排放影响的研究。试验结果表明:引燃柴油比例为28.9%~48.2%时,发动机可获得较好的动力性,甲醇质量掺比可达73.3%~83.2%。与原柴油机相比,双燃料发动机的碳烟排放大幅度下降,NOx排放降低,而HC和CO排放增加。高负荷时发动机有效热效率增加而CO排放基本相当。在同一引燃柴油量下,HC排放呈先增加后减少的趋势,增加引燃柴油量,可以提高发动机低负荷时的有效热效率和降低HC排放,但在全负荷时,会导致NOx排放增加。     

准均质压燃二甲醚发动机的性能与排放特性研究

在单缸二甲醚发动机上开展了从进气管导入不同量二甲醚对发动机性能与排放特性影响的试验研究。结果表明:采用准均质充量压缩工作模式时发动机可在较宽广的转速和负荷下运行;热效率提高;排气温度略有降低;NO_x排放下降了30%～50%,但HC和CO排放有所上升。随着进气管中引入的二甲醚量的增加,NO_x、HC和CO排放都随之增加。采用预混准均质压燃工作模式是进一步提高二甲醚发动机的热效率并降低NO_x排放的有效措施之一。     

天然气-汽油双燃料发动机燃烧特性试验研究

为了探究天然气-汽油双燃料燃烧模式在现代发动机上的适用性及潜在优势,基于一台增压直喷发动机结合进气道喷射天然气和缸内喷射汽油,开展了不同负荷、过量空气系数和天然气替代率下天然气-汽油双燃料燃烧特性试验研究。结果表明,低负荷固定转矩工况下,随着天然气质量流量增加,发动机最高燃烧压力提高,燃烧相位提前,循环变动降低,且在稀燃条件下尤为明显。中等负荷固定转矩工况下的燃烧特性变化规律与低负荷工况相似,而在高天然气替代率、稀燃条件下有效热效率随天然气质量流量增加明显提高。高负荷节气门全开工况下,尽管发动机最大转矩有所下降,但爆震起点和强度得到有效抑制,燃烧相位也明显改善,因此可以通过增压来弥补发动机功率不足的问题。     

葡萄糖水溶液乳化柴油在发动机上的试验研究

使用复配乳化剂通过适当的乳化工艺制备了不同配方的葡萄糖水溶液乳化柴油,并与纯柴油在135柴油机上做了一系列对比试验,研究了发动机燃用不同燃料的燃油经济性和排放特性.试验结果表明:在柴油机参数不作改变的情况下,燃用葡萄糖水溶液乳化柴油可降低发动机的当量燃油消耗率和碳烟排放,在中低负荷时NOx排放量也显著降低,大负荷时CO排放量略有减少,但HC排放在所有负荷工况下都增加;添加助燃剂二茂铁后可进一步改善发动机的燃油经济性和排放特性.     

柴油／甲醇组合燃烧发动机的微粒排放特性

在一台改造的自然吸气高速柴油发动机上使用超低硫柴油/甲醇组合燃烧方式进行台架试验,利用电控单元控制的喷射器向进气道喷射甲醇,与空气形成预混合气后由柴油引燃.在稳态T况下,喷射的甲醇承担的负荷率为10%、20%和30%的情况下,研究了发动机烟度、微粒排放质量浓度和粒径为15-750 nm的总数量浓度及其粒径分布特性.试验结果表明,在同一负荷替代率下,随着负荷的增加,柴油质量流量替代率增大;在同一工况下,随着甲醇量的增加,发动机烟度、微粒质量和数量浓度都成近似比例减少;在中低负荷时,甲醇的加入,微粒数量浓度的峰值明显减少,在大负荷时,减少的趋势不太明显;超细微粒数都有所增加,纳米级微粒数的增多可能对人体健康影响更大.     

天然气掺氢发动机的性能研究

以台架试验的方法,对不同负荷与点火提前角下天然气掺氢发动机的经济性和排放特性进行了研究,试验中使用了掺氢比为0%～40%的天然气掺氢混合燃料。试验结果表明,随着掺氢比的增加,燃气消耗率呈降低趋势,发动机的经济性得到明显的改善;在不同负荷下,随着掺氢比的增加,NOx与CO的排放都呈增加趋势,CH4的排放呈降低趋势。掺氢比一定时,随着点火提前角和掺氢比的增加,NOx、CH4与CO排放都呈增加趋势,优化点火提前角可以改善天然气发动机的排放。     

增压中冷压燃式发动机燃用柴油醇的燃烧和排放

采用助溶剂解决乙醇和柴油相溶性差的问题并配制出柴油醇燃料,在一台增压中冷压燃式发动机循环供油量未作调整情况下,进行了燃用不同乙醇含量柴油醇的燃烧、性能和排放特性试验研究。结果表明：在供油量一致情况下燃用柴油醇,发动机的燃烧特性发生改变,导致性能和排放变化,且随燃料中乙醇含量的增加,变化趋势加剧,尤其小负荷的燃油消耗率及CO、HC排放增加较大。