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.     

正丁醇掺混比对双燃料发动机性能的影响

正丁醇具有与柴油互溶性好、挥发性好和自身含氧等特点,是一种良好的清洁替代燃料,为了改善天然气双燃料发动机的燃烧和排放特性,在引燃柴油中掺混了正丁醇.通过调整喷油时刻,使燃烧相位(CA 50)固定在6°CA ATDC处,对比分析了正丁醇掺混体积分数分别为0%(B0)、10%(B10)、20%(B20)和30%(B30)时缸内的燃烧和排放参数.研究结果表明:随着正丁醇掺混比的提高,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,缸压峰值升高,放热率峰值先升高后降低,B10的峰值最高.此外,指示热效率提高,CO和HC排放降低,而NOx排放略有增加.     

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。     

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。     

柴油机掺烧不同比例生物柴油的试验研究

将体积分数为10%2、0%、30%的生物柴油掺混到柴油里组成3种混合燃料,并连同纯柴油共4种燃料,在一台四缸增压中冷柴油机上进行性能、燃烧和排放特性的试验研究.结果表明,柴油机燃用生物柴油与柴油混合燃料的折合油耗率与燃用纯柴油时基本相当;燃用混合燃料的缸内最大爆发压力和压力升高率较低,着火时刻较晚;混合燃料的NOx和碳烟排放与燃用纯柴油时相比均有不同程度的降低,但混合燃料的HC和CO排放只是在1 500r/min时才较纯柴油低,当转速在2 300 r/min时,混合燃料的HC和CO排放更高.     

EGR率对乙醇/生物柴油混合燃料燃烧及排放特性的影响

在一台经过深度改装的四缸直喷水冷柴油机上,燃用乙醇与生物柴油的混合燃料,研究了EGR率与燃料特性对柴油机燃烧及排放的影响.结果表明:EGR系统的介入以及乙醇的掺混均可减小燃烧过程中缸内压力和放热率峰值.燃用同种掺混比的燃料,随着EGR率的增大,滞燃期和燃烧持续期出现了不同程度的延长,当量燃油消耗率升高,有效热效率降低.EGR率不变时,燃用不同掺混比的混合燃料,随乙醇质量分数的增加,滞燃期与燃烧持续期逐渐延长,当量燃油消耗率逐渐降低,有效热效率逐渐升高.NO_x的排放量在EGR引入后出现了显著下降,HC排放量升高.相同EGR率下,随着乙醇掺混比的提高NO_x排放量略微下降,HC排放量表现出先减小后升高的趋势.相比纯生物柴油,乙醇的掺混可以显著减少大粒径颗粒物的数量.EGR率的变化对核模态粒子的数量影响不明显,但聚集态粒子的数量会随着EGR率的提高出现较为明显的增多.将乙醇、生物柴油和EGR系统三者相耦合可改善柴油机的燃烧及排放特性.     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时的性能与排放

煤通过Fischer-Tropsch（F-T）合成可以获得十六烷值高、硫和芳香烃含量极低的F-T柴油.在一台未作改动的单缸直喷式柴油机上对燃用F-T柴油时发动机的性能和排放进行了研究.结果表明,在相同工况下与燃用常规柴油相比,燃用F-T柴油时的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力略低,最大压力升高率显著下降,燃油消耗率和热效率都得到了改善.燃用F-T柴油可同时降低CO、HC、NOx和碳烟排放,其中NOx和碳烟排放分别平均降低了16.7%和40.3%.研究表明F-T柴油是柴油机优秀的清洁代用燃料.     

乙醇-甲酯-柴油含氧燃料对柴油机性能与燃烧特性的影响

在一台四缸柴油机上燃用乙醇-甲酯-柴油混合燃料,使得乙醇含量达到30%.研究了氧含量对柴油机动力性、经济性以及燃烧特性的影响.结果表明,在发动机不做调整的情况下,含氧燃料会使发动机动力有所下降,有效燃油消耗率上升,但等效燃油消耗率基本不变.乙醇含量越多,燃烧滞燃期越长,E20B、E30B的滞燃期比柴油分别长1.2°CA和2.5°CA;燃烧持续期会缩短,全负荷时E10B的燃烧持续期比柴油缩短了5°CA,E30B的燃烧持续期比柴油缩短了10°CA;另外随着乙醇含量的增多,最大爆发压力升高,放热率峰值增大.     

三元煤基混合燃料在防爆柴油机上的燃烧排放特性研究

为改善防爆柴油机的燃烧排放特性,以CY25型柴油机为研究对象,探究其在不同工况下燃用混合燃料(混合燃料中F-T柴油、聚甲氧基二甲醚、甲醇的体积分数分别为14.3%,71.4%,9.5%)时的燃烧排放特性。试验结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用混合燃料时,随着压缩比的增大,燃烧压力的最大增幅为14.3%,最大压力升高率的降幅为27.7%,瞬时放热率的最大降幅为32.3%;在高速、高负荷工况下,缸内燃烧温度与压缩比呈正相关;碳烟排放量随压缩比和负荷的增大而增加,压缩比为17时的碳烟排放量是压缩比为15时的2倍。     

新型复合含氧燃料对柴油机燃烧和排放特性的影响

分析了自行配制的新型复合含氧燃料FHYJ和F10(体积比例为10%的FHYJ和柴油的混合燃料)的理化特性,在车用BJ493Q柴油机上进行了燃用F10的试验,比较和分析了燃用柴油和F10时柴油机的动力性、经济性、燃烧特性和排放特性.结果表明:在柴油机不做任何改动的条件下,与原机相比较,燃用F10时动力性变化不大;能量消耗率略有改善,改善程度在低负荷时较中、高负荷大;缸内压力、压力升高率、放热率峰值略有下降,出现位置后移2℃A～4℃A左右;滞燃期和预混合燃烧期延长,扩散燃烧期和燃烧持续期缩短;碳烟排放显著降低,最大降幅达83.1%,CO和Nox排放略有改善,HC排放基本相同.     

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。     

柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的参数优化

对柴油机的供油系统参数（包括启喷压力、供油提前角和每循环供油量）进行优化,采用EGR来进一步降低NOx排放。结果表明：经过供油参数优化后混合燃料柴油机的动力性和经济性与原机相当,但碳烟排放的最大降幅达到15.4%,NOx排放的最大降幅达到28.25%。     

车用多缸直喷柴油机燃用二甲醚的燃烧和排放特性研究

开展了4缸直喷柴油机燃用二甲醚时的燃烧和排放特性的研究。结果表明，适当增加喷油器伸出缸盖底平面的距离，采用流通截面较大的喷油器，降低启喷压力，可以提高CA498发动机燃用二甲醚时的热效率。燃用二甲醚时，发动机缸内的最大爆发压力和压力升高率低于燃用柴油时的情况。二甲醚发动机在所有工况下均可实现无碳烟排放，NO，排放约为柴油机的50％，CO和HC排放与柴油机相当。试验结果表明二甲醚是一种高效、低排放、燃烧噪声低的柴油机新型代用燃料。     

灰分分布系数对柴油机性能的影响研究

通过构建柴油机耦合柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的一维热力学仿真模型,研究了灰分分布系数对柴油机性能的影响,并重点分析了灰分分布系数对柴油机系统热效率的影响.结果表明:炭载量为6 g/L,灰分量为33 g/L时,DPF压降和捕集效率随灰分分布系数增加而上升;随着灰分分布系...     

Effect of diethyl ether and ethanol additives on the combustion and emission characteristics of biodiesel-diesel blended fuel engine

An experimental investigation is conducted to evaluate the effects of using diethyl ether and ethanol as additives to biodiesel/diesel blends on the performance, emissions and combustion characteristics of a direct injection diesel engine. The test fuels are denoted as B30 (30% biodiesel and 70% diesel in vol.), BE-1 (5% diethyl ether, 25% biodiesel and 70% diesel in vol.) and BE-2 (5% ethanol, 25% biodiesel and 70% diesel in vol.) respectively. The results indicate that, compared with B30, there is slightly lower brake specific fuel consumption (BSFC) for BE-1. Drastic reduction in smoke is observed with BE-1 and BE-2 at higher engine loads. Nitrogen oxide (NOx) emissions are found slightly higher for BE-2. Hydrocarbon (HC) emissions are slightly higher for BE-1 and BE-2, but carbon monoxide (CO) are slightly lower. The peak pressure, peak pressure rise rate and peak heat release rate of BE-1 are almost similar to those of B30, and higher than those of BE-2 at lower engine loads. At higher engine loads the peak pressure, peak pressure rise rate and peak heat release rate of BE-1 are the highest and those of B30 are the lowest. BE-1 reflects better engine performance and combustion characteristics than BE-2 and B30.     

喷射参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

在一台共轨柴油机上进行了喷射压力、喷射定时、后喷量及后/主间隔角等喷射参数影响作用的试验研究,利用FIRE软件数值模拟获取微观场变化信息,综合分析了喷射参数对缸内燃烧与有害排放物生成的影响机理及规律.结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有利于改善燃油经济性及碳烟排放,但在喷射压力较高(120～130,MPa),喷射定时提前到上止点前2°CA时,再提前喷射定时对碳烟的影响不大,而NOx的生成量显著增加,同时会引起燃烧粗暴.当后/主间隔角一定(15°CA),后喷量为1.5～2.0,mg时,烟度值达到最低,降幅为28%左右;后喷量为1.5,mg时,后/主间隔角在25,oCA附近,烟度达到最低,降幅达到20%.因此,引入后喷时需要选取适当的后/主间隔角和后喷油量,既要增强后喷燃油对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入主喷的燃烧产物区,加速碳烟的氧化又要避免进入高温缺氧区域内的后喷燃油量过多以及燃烧过于拖后等负面影响.     

Investigations on the combustion parameters of a dual fuel diesel engine with hydrogen and LPG as secondary fuels

This paper presents a detailed experimental investigations on the combustion parameters of a 4 cylinder (turbocharged and intercooled) 62.5 kW gen-set duel fuel diesel engine (with hydrogen and LPG as secondary fuels). A detailed account on maximum rate of pressure rise, peak cylinder pressure, heat release rate in first phase of combustion and combustion duration at a wide range of load conditions with different gaseous fuel substitutions has been presented in the paper. When 30% of hydrogen alone is used as secondary fuel, maximum rate of pressure rise increases by 0.82 bar/deg CA as compared to pure diesel operation, while, peak cylinder pressure and combustion duration increase by 8.44 bar and 5 deg CA respectively. When 30% of LPG alone is used as secondary fuel, the enhancements in maximum rate of pressure rise, peak cylinder pressure and combustion duration are found to be 1.37 bar/deg CA, 6.95 bar and 5 deg CA respectively. It is also found that heat release rate in first phase of combustion reduces at all load conditions as compared to the pure diesel operation in both types of fuel substitutions.One important finding of the present work is significant enhancement in performances of dual fuel engine when hydrogen-LPG mixture is used as the secondary fuel. The highlight of this case is that when the mixture of LPG and hydrogen (40% in the ratio LPG: hydrogen = 70:30) is used as secondary fuel, maximum rate of pressure rise (by 0.88 bar/deg CA) and combustion duration reduces (by 4 deg CA), while, peak cylinder pressure and heat release rate in first phase of combustion increase by 5.25 bar and 35.24 J/deg CA respectively.     

Experimental investigations on combustion, performance and emissions characteristics of neat karanji biodiesel and its methanol blend in a diesel engine

The increased focus on alternative fuels research in the recent years are mainly driven by escalating crude oil prices, stringent emission norms and the concern on clean environment. The processed form of vegetable oil (biodiesel) has emerged as a potential substitute for diesel fuel on account of its renewable source and lesser emissions. The experimental work reported here has been carried out on a turbocharged, direct injection, multi-cylinder truck diesel engine fitted with mechanical distributor type fuel injection pump using biodiesel-methanol blend and neat karanji oil derived biodiesel under constant speed and varying load conditions without altering injection timings. The results of the experimental investigation indicate that the ignition delay for biodiesel-methanol blend is slightly higher as compared to neat biodiesel and the maximum increase is limited to 1 deg. CA. The maximum rate of pressure rise follow a trend of the ignition delay variations at these operating conditions. However, the peak cylinder pressure and peak energy release rate decreases for biodiesel-methanol blend. In general, a delayed start of combustion and lower combustion duration are observed for biodiesel-methanol blend compared to neat biodiesel fuel. A maximum thermal efficiency increase of 4.2% due to 10% methanol addition in the biodiesel is seen at 80% load and 16.67 s⁻¹ engine speed. The unburnt hydrocarbon and carbon monoxide emissions are slightly higher for the methanol blend compared to neat biodiesel at low load conditions whereas at higher load conditions unburnt hydrocarbon emissions are comparable for the two fuels and carbon monoxide emissions decrease significantly for the methanol blend. A significant reduction in nitric oxide and smoke emissions are observed with the biodiesel-methanol blend investigated.     

LPG/柴油混合燃料在直喷式柴油机上的应用研究

采用带传统泵嘴供给系统的自然吸气、直喷柴油机，经改装燃用LPG／柴油混合燃料。通过与原柴油机的对比试验可知，LPG混合比为30％(L30)的混合燃料的滞燃期明显延长，最高燃烧压力和最大压力升高率降低，对应的曲轴转角滞后，最大燃烧放热率与原机基本相同，对应的曲轴转角滞后。在转速为2000r／min时，L30发动机的压力曲线出现双峰，近似于MK(modulated kinetics)燃烧。动力性与经济性与原机基本相同，燃烧噪声降低。碳烟和NOx排放大幅下降，CO略有降低，HC排放有所升高。     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。