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。     

燃用F-T柴油/甲醇微乳化燃料对柴油机排放特性影响

在某增压柴油机上分别燃用0~#柴油、F-T柴油和三种不同配比的F-T柴油/甲醇微乳化燃料(简称FT微乳化燃料),分析了其燃烧排放特性,试验中柴油机结构和参数未进行调整。研究结果表明:相比于0~#柴油,燃用FT微乳化燃料缸内压力下降,放热率峰值降低。FT微乳化燃料有效降低了CO、NO_x和碳烟等常规排放,平均降幅范围分别为20%~40%、25%~27%和65%~97%。非常规排放中未燃甲醇排放随着燃料中甲醇比例的增加而增加,随着负荷增大而降低;甲醛排放均较0~#柴油有所增加,随负荷变化趋势与未燃甲醇相同,但并未与燃料中甲醇含量形成线性相关。     

生物柴油/甲醇混合燃料对柴油机性能与排放的影响研究

在一台4缸直喷式柴油机上研究了超低硫柴油、生物柴油及后者与甲醇的混合燃料对发动机性能、气体及微粒排放的影响。生物柴油由餐饮废油制取,除单独使用外和甲醇按体积比90：10和80：20混合后使用。在最大扭矩转速1800 r.m in-1时,在5个不同负荷下,比较了不同燃料热效率及CO、HC、NOx以及微粒质量浓度,微粒的总数量及平均几何粒径。结果表明,和超低硫柴油相比,生物柴油及其和甲醇的混合燃料的热效率增加,NOx和微粒质量、数量浓度的排放降低,但HC、CO和NO2排放升高;同时,随着甲醇混合比例的增加,HC、CO和NO2的排放成比例增加,微粒的质量浓度及数量浓度进一步降低,热效率及NOx几乎保持不变。     

F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

在两种不同供油提前角下研究了燃用F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放特性的影响,结果表明:发动机不做任何调整时,与0号柴油相比,燃用F-T柴油的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力和最大压力升高率较低,燃油消耗率和热效率都得到了改善,HC、CO、NOx和碳烟排放同时降低。当供油提前角推迟3℃A时,燃用F-T柴油燃烧持续期明显缩短,预混燃烧放热峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率进一步降低,扩散燃烧放热峰值略有升高,燃油消耗率变化不大,NOx排放进一步降低, HC、CO和碳烟略有增加,其中HC排放与原柴油机相当,而CO和碳烟仍远低于原柴油机。     

柴油甲醇组合燃烧对机车柴油机排放性能的影响

对一台应用于机车的中速大型柴油机,按照柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)的要求,进行了相应的改造,以探究DMCC燃烧模式对其排放性能的影响。结果表明:在800 r/min@9 600 N·m工况下,掺烧甲醇后,NO_x比排放大幅降低,但过分提高甲醇替代率,则NO_x比排放会有所升高;CO₂比排放、燃料费用随甲醇替代率的升高而降低;当量油耗则先随甲醇的替代率提高而升高,随后降低;HC比排放随甲醇替代率提高有所升高。相比于原机,在800 r/min、9 600 N·m、-4° ATDC、35.9%替代率工况, NO_x比排放仅为3.15 g/(kW·h),最大降幅达到56.5%;DMCC模式,640 r/min@6 850 N·m工况下,随着供油提前角的推迟,NO_x、HC比排放降低,排气温度逐渐升高;中等替代率下最低油耗对应的供油提前角推迟,高替代率下供油提前角提前。     

F-T柴油掺烧甲醇对柴油机燃烧及振动特性的影响

针对F-T柴油和甲醇在柴油机性能上各自的优势,以F-T柴油为基础燃料配制不同比例的F-T柴油/甲醇混合燃料,在4100QBZL增压中冷柴油机上对比分析了甲醇含量对柴油机燃烧过程及振动特性的影响。研究结果表明:相比于0#柴油,燃用F-T柴油后,滞燃期缩短,压力升高率有较大程度的降低,燃烧更加柔和,但振动加速度受各种冲击的综合影响稍有增加;相对于F-T柴油,随混合燃料中甲醇体积分数的增加,滞燃期延长,压力升高率有所增大,燃烧始点推迟,燃烧等容度提高,热效率提高,振动加速度明显增加,限制了甲醇添加比例的进一步提高。     

供油提前角对柴油/甲醇混合燃料燃烧排放性能的影响

添加助溶剂并使用超声波振动形成混合均匀的柴油/甲醇混合燃料,通过柴油机台架试验,分析供油提前角变化对柴油/甲醇混合燃料燃烧排放的影响。试验结果表明:供油提前角提前,柴油/甲醇混合燃料的有效燃油消耗率降低。随着供油提前角减小,混合燃料滞燃期缩短,供油提前角为21°CA时,混合燃料的燃烧持续期最短,增加或减少供油提前角都将延长燃烧持续期。供油提前角变化对柴油/甲醇混合燃料的排放有较大影响,推迟供油,混合燃料的烟度排放和CO排放增加,NOx排放与HC排放降低。     

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响，测录了掺甲醇量分别为10％、15％、20％混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能，并通过对结果的比较，分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因，采用等过量空气系数法确定试验工况，以保证在同样的燃烧条件下进行比较，结果表明：在等转速和等过量空气系数条件下，加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性，具有较高的燃烧热效率；烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降，掺甲醇使NOx排放升高，并在掺醇量为10％～15％时达到最大值。     

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-甲醇-正丁醇混合燃料对柴油机排放性能的影响

以正丁醇作为助溶剂,形成柴油-甲醇-正丁醇混合燃料,并将混合燃料在单缸四冲程柴油机上进行试验研究,探究混合燃料对柴油机排放特性的影响。试验所用的混合燃料中醇类的体积比为5.09%、9.82%、14.66%和19.35%,其中甲醇在混合燃料中所占体积比为2.51%、5.01%、7.53%和10.08%,正丁醇在混合燃料中所占体积比为2.67%、4.81%、7.13%和9.27%。研究表明:燃用混合燃料柴油机有效燃油消耗率、热效率分别增加0.18%～4.08%和0.28%～3.54%;输出功率、输出转矩分别下降0.75%～11.37%和1.42%～25.03%;CO、NO、NO_x等常规气体排放、PM_(2.5)排放分别下降2.76%～45.15%、3.55%～29.21%和3.55%～20.03%;但柴油中添加醇类燃料会导致甲醛、乙醛及挥发性有机化合物等非常规排放分别上升2.78%～60.53%、5.15%～63.81%和3.75%～45.49%;柴油机燃用混合燃料PM_(2.5)排放降低7.09%～48.94%。综上所述,柴油机燃用柴油与醇类燃料形成的混合燃料可以实现在降低NO_x排放的同时降低PM_(2.5)排放。     

F-T柴油/PODE混合燃料的燃烧和排放特性研究

为了研究F-T柴油/聚甲氧基二甲醚(PODE)混合燃料的燃烧和排放特性,以煤基燃料F-T柴油作为基础燃料,添加体积分数为5%和15%的PODE,从而配制成F-T柴油/PODE混合燃料,再以发动机台架为基础,在四缸高压共轨柴油机上进行试验研究。试验结果表明:与0#柴油相比,F-T柴油和混合燃料的缸内放热率峰值、压力升高率、缸内压力峰值和温度都有所降低,并且对应的峰值相位均提前;在转速为2 000 r/min的工况下,相比于0#柴油,燃用F-T柴油和混合燃料FP05,FP15时,NOx的排放量略有升高,CO和碳烟的排放量均显著降低(在低负荷时尤为明显),其中,CO的平均排放量分别降低了21.5%,41.7%和48.0%,碳烟的平均排放量分别降低了54.6%,74.7%和90.1%,并且随着混合燃料中PODE掺混比例的增加,CO和碳烟排放量的降低幅度增大。     

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.     

乙二醇单丁醚-柴油混合燃料对柴油机燃烧和排放性能的影响

在一台TY1100轻型直喷式柴油机上研究了添加15%、25%(体积分数)的乙二醇单丁醚(NBE)的柴油混合燃料对柴油机在转速为1400r/min和2000r/min下燃烧和排放性能的影响.试验结果表明:NBE 可与柴油实现良好的互溶;在不改变柴油机结构参数的条件下,燃用柴油-乙二醇单丁醚燃料时,着火略有延迟,燃烧速度加...     

生物柴油混合燃料对柴油机VOC排放的影响

由于其属性与柴油的相似性以及在废气排放和生物降解方面的有利特性,生物柴油被越来越多的应用.为了更好地了解生物柴油,本研究将探讨与普通柴油相比,生物柴油混合燃料对柴油机废气中VOC(挥发性有机化合物)排放的影响.每种燃料依据美国的瞬变周期协议以0-80,000km行驶里程为周期进行几次废气排放测试.通过使用热脱附管收集稀释废气中VOC样品,然后由GC/MS(质谱仪)系统分析.在B20和柴油燃料中,分别识别并量化出22种和47种化学物质.整个VOC排放量在B20燃料和柴油中的范围分别是32.4-71.6mg kW/h和49.6-183.7mg kW/h.个别的VOC排放范围是0.1-29.8mg kW/h(B20)和0.1-93.6mg kW/h(柴油).就危害商数方面而言,个别VOC健康风险在B20燃料和柴油燃料中的范围分别是0.01-1.13和0.01-22.79.B20燃料具有低得多的VOC排放量,平均减少了61.2％;相应地,VOC的潜在臭氧总量较低,减少了64.0％.另外,B20燃料也显示出健康隐患方面的降低.因此,就VOC排放而言,柴油机使用生物柴油比较有利.     

生物柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

列举了生物柴油的基本物化特性。介绍了生物柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响。相比普通柴油,燃用生物柴油可以减少CO、CO_2、SO_2、HC、微粒以及碳烟的排放且不会影响柴油机工作性能。采用EGR、乳化油、多次喷射及微粒捕捉器等措施可以进一步降低使用生物柴油的微粒和NOx排放。生物柴油作为一种可再生的替代能源,以其良好的环境效应受到越来越多的关注。     

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。     

DMF/柴油和汽油/柴油混合燃料对柴油机燃烧和排放特性的影响

在一台共轨柴油机上,通过向柴油分别掺混30%体积比的2,5-二甲基呋喃(DMF)和汽油,研究了含氧燃料和低十六烷值燃料对柴油机燃烧过程和排放特性的影响机理。研究结果表明:D30的滞燃期最长,G30次之,纯柴油最短,表明十六烷值是影响着火滞燃期的关键因素。混合燃料的挥发性、硫和芳香烃含量对碳烟排放影响较小,扩展的着火延迟期和增加的燃料氧(原子氧)是降低低温燃烧过程中碳烟生成的两个关键因素。柴油掺混DMF,通过采用中等强度EGR率(低于40%),能显著扩展低排放区域(NOx排放0.4g/(kW·h),碳烟排放0.01g/(kW·h))并保持较好的燃油经济性。相比汽油/柴油混合燃料,DMF/柴油混合燃料对碳烟的降低效果更显著,表明DMF作为一种低十六烷值的新型生物质含氧燃料,其与柴油混合后的理化特性更适合于柴油机低温燃烧的排放控制。多次喷射试验表明:在柴油中掺混DMF或汽油,喷油控制策略对碳烟生成影响减小。综合来看,石化柴油与低十六烷值含氧燃料混合,通过燃料改性与中等强度EGR率(低于40%)耦合并合理控制CA50,是在简化喷油控制策略下实现现代柴油机高效、清洁低温燃烧的一项有效技术途径。     

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.     

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(COVT)、燃烧持续期循环变动系数(COVD)及放热规律型心循环变动系数(COVCA50)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,COVT,COVD和COVCA50均随着甲醇掺混比的增加而增加;当甲醇掺混比为30%时,COVT,COVD和COVCA50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%。     

柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料柴油机燃烧与排放特性研究

为了使柴油与甲醇互溶,提高燃料氧含量以控制碳烟排放,以正戊醇作为助溶剂,形成柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料,对三元燃料在不同温度下的互溶性进行了研究。在一台电控高压共轨柴油机上测试了1 400r/min转速下柴油/正戊醇/甲醇三元微乳化燃料的燃烧压力和排放特性;计算了瞬时燃烧放热率与燃烧温度,并与柴油进行对比。研究结果表明:甲醇能够以一定比例与柴油/正戊醇互溶,且互溶比例随温度升高而增大。与纯柴油相比,随氧含量的增加,混合燃料的滞燃期延长,燃烧持续期缩短,峰值燃烧温度升高;在中低负荷,峰值燃烧放热率上升;在高负荷,三元微乳化燃料的峰值燃烧放热率下降,但其扩散燃烧强度增加;混合燃料的有效燃油消耗率增加,但是其热值逐渐降低,有效热效率上升;3种含氧燃料的CO排放在低负荷时增加,高负荷时降低;HC及NOx排放升高,NO2在NOx中的比例下降;碳烟排放明显减少。