柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料发动机燃烧和排放影响的试验研究

在一台增压中冷电控共轨柴油机上,研究了柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料(DMDF)燃烧和排放特性的影响。研究表明:柴油喷射压力较低时,DMDF模式压缩冲程的缸压要低于纯柴油模式,降幅随着甲醇替代率的增大而增大;而柴油喷射压力较高时,降幅较小,甲醇替代率为20%时的最大缸压要略高于纯柴油模式,且对应的最大放热率明显高于纯柴油模式和甲醇替代率为40%时。DMDF模式的NO_x排放量随着甲醇替代率的增加而降低,相同替代率时随着柴油喷射压力的增加而增加。CO和总碳氢(THC)排放量随柴油喷射压力的增加略有降低,随替代率的增加几乎线性增加。在低柴油喷射压力下,DMDF模式可以明显降低烟度,且排放量随着替代率的增加而减小,最多可减少约35%的碳烟排放。其他柴油喷射压力时,烟度随着甲醇替代率的增加而基本保持不变。     

天然气合成油对高压共轨柴油机燃烧及微粒排放粒度分布的影响

针对高压共轨增压中冷柴油机燃用不同GTL添加比例的GTL/柴油混合燃料,试验研究了不同工况下微粒排放粒度分布特征,分析了GTL添加比例对燃烧及微粒排放粒度分布的影响。研究结果表明:与石化柴油相比,燃用GTL/柴油混合燃料能够降低排气烟度,但当GTL添加体积比超过20%后,排气烟度的改善趋势减缓,高负荷工况更明显。随着GTL添加比例增加,预混合燃烧放热率峰值及缸内压力升高率峰值降低,峰值相位提前,扩散燃烧放热率峰值变化不大。发动机燃用GTL燃料时的微粒数量浓度呈双峰对数分布,核态微粒数量浓度峰值在25%负荷时达到最大值,随着负荷增加峰值降低且逐渐向大粒径方向移动;积聚态微粒峰值随着负荷增加而升高。对于不同GTL添加比例的混合燃料,在中等转速工况,随着GTL添加比例增加,总微粒及积聚态微粒数量浓度增加,核态微粒数量变化不大;高转速工况,燃用G20混合燃料总微粒及核态微粒数量最少,增大GTL添加比例则核态微粒及积聚态数量均有所增加。     

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...     

甲醇汽油混合燃料发动机颗粒物排放特性的研究

在一台整车排放试验可达到国-Ⅲ排放标准的多点进气道喷射汽油机上,采用甲醇汽油混合燃烧的方式进行台架试验,使用DMS 500快速颗粒物光谱仪研究了甲醇汽油混合燃料对发动机颗粒物粒径分布特性的影响。试验中掺入汽油的甲醇体积分数分别为0%、15%、45%,分别简称为汽油、M15和M45,基础油为京Ⅴ汽油。试验结果表明:相比于基础油,掺入M15后,颗粒物排放的数量浓度和质量浓度都呈降低趋势;而M45的颗粒物数量浓度和质量浓度排放要高于基础油。针对转速和负荷对M15燃料颗粒物粒径分布的试验结果表明:转速一定时,随着负荷的增加,核态颗粒物数量浓度增加明显,积聚态颗粒物数量浓度有所减少,质量浓度主要在积聚态有所体现,且随负荷增加呈现先减少后增加的趋势;在负荷一定时,颗粒物数量浓度和质量浓度随着转速的增加而呈现增多的趋势。     

喷油策略对混合燃料压燃模式排放物的影响

针对燃油喷射参数对微粒排放的影响进行了试验,分析了燃油喷射时刻、喷射压力及EGR率对微粒排放粒径分布的影响规律,试验在一台4缸柴油机上进行,采用了体积分数为80%,汽油与20%,柴油的混合燃料(记为G80).结果表明:在其他喷油策略不变的情况下,提高喷射压力,各模态微粒数量浓度峰值向小粒径方向偏移,各模态微粒数量均呈下降趋势,NO_x排放有大幅度提升;当EGR率从10%,增加到30%,时,各模态微粒数量浓度峰值均向大粒径方向偏移,各模态微粒数均呈上升趋势,尤其EGR率从25%,增加到30%,时,微粒数量大幅度增加,而EGR率的增加同样抑制了NO_x的生成;提前第一次喷射时刻,对微粒排放影响不大,NO_x排放降低;提前第二次喷射时刻,各模态微粒数量浓度峰值均向小粒径方向偏移,且各模态微粒数均呈下降趋势,而NO_x排放呈现明显的上升趋势.     

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。     

压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料瞬变工况下燃烧及微粒排放特性分析

针对压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料稳态及瞬态工况下的燃烧及微粒排放粒度分布特征进行了试验研究,分析了汽油掺入比例及EGR对发动机稳态及不同瞬变率的恒转速增转矩瞬变工况超细微粒数量排放的影响规律.结果表明:在大负荷工况下采用高汽油掺入比例的汽油/柴油混合燃料能够在不引起NOx显著增加的前提下进一步降低排气烟度,有助于拓展预混合燃烧过程负荷工况范围;但较高汽油掺入比例易导致油气过度混合,对HC及CO排放有不利影响,尤其会导致小负荷工况下CO排放显著增加.综合考虑不同负荷工况下运行情况,认为汽油掺入比例在40%,~50%,左右较为适宜.燃用汽油/柴油混合燃料时排气颗粒物更趋于细化,其微粒几何平均粒径较柴油明显降低.瞬变工况增负荷过程中,各模态微粒数量浓度均有所升高,随汽油掺入比例增大积聚态微粒数量增加程度变缓,当汽油掺入比例达到50%,时,在高瞬变率工况时积聚态微粒数量无明显增加.高比例EGR条件下,瞬变过程中积聚态微粒数量浓度在增负荷初期便急剧增加,燃用汽油/柴油混合燃料有利于缓解瞬态工况积聚态微粒数量急剧增加的程度.     

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。     

甲醇替代率及喷射正时对缸内直喷甲醇发动机的影响

为了满足内河Ⅱ阶段排放标准,更好地实现减碳战略目标,对6CS21船用柴油机进行甲醇燃料改装并开展整机试验。研究25%负荷下的甲醇替代率和甲醇喷射时刻对大缸径船用中速机性能、燃烧和排放特性的影响。结果表明在25%负荷下,10%替代率油耗水平较低,80%替代率排放和热负荷较低。将柴油喷射正时固定为上止点前10°,研究发现：当甲醇喷射时刻晚于柴油喷射时刻,为上止点前6°时,油耗水平较低,甲醇喷射时刻越晚热负荷越高;当甲醇喷射时刻早于柴油喷射时刻,为上止点前16°时,油耗水平较低,甲醇喷射时刻对热负荷影响很小。     

柴油/甲醇组合燃烧增压中冷发动机的甲醛及常规排放特性

为了研究柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式对发动机排放性能的影响,在增压中冷发动机上采用DMCC方式,对甲醛排放特性进行研究,另外在DMCC模式下对加装氧化催化转换器前后常规排放进行对比.结果表明:在各负荷下,甲醛排放均随着甲醇喷射量的增加而升高;在甲醇喷射量不变的情况下,甲醛排放随着负荷的增加明显降低.增压中冷发动机的NOx和碳烟及微粒排放同时大幅度下降,但HC和CO排放增加较多.加装氧化催化转化器后,HC和CO排放得到了大幅度降低,微粒排放也进一步减少.