基于激光诊断的生物柴油碳烟生成特性研究

制作了1个以液体为燃料可以产生层流扩散火焰的燃烧器,应用双色激光诱导炽光法(LII)技术来测量火焰中的绝对碳烟体积分数.基于在2个波长上获取的火焰中某1点的LII信号,获得被激光加热的碳烟粒子温度,同时得到此点的碳烟浓度,通过映射得到火焰的二维碳烟浓度分布.采用激光诱导荧光法可获得碳烟前驱物多环芳香烃在火焰中的二维分布,将激光诱导荧光和激光诱导炽光相结合,在柴油和生物柴油混合燃料的层流扩散火焰上进行测试.研究结果表明,随着生物柴油掺混比例的增加,碳烟和多环芳香烃的最大浓度都随之降低,浓区分布面积也进一步缩小.     

高原地区不同配比生物柴油的排放特性

本文在高原环境（81kpa）下,对4100QBZL柴油机燃用不同配比生物柴油混合燃料后NOx与碳烟的排放进行了试验研究。试验结果表明：与柴油相比,纯生物柴油的NOx排放上升了0%~0.22%,而掺混比为30%以内的混合燃料的NOx排放则下降了2.9%~4.5%;碳烟的排放明显降低,且随掺混比的增加而降低,纯生物柴油的碳烟排放下降了33%~53%,掺混比为30%以内的混合燃料的碳烟排放下降了10%~31%。综合考虑,燃用掺混比为30%以内的生物柴油混合燃料,能同时有效地降低NOx与碳烟的排放。     

大豆生物柴油低温燃烧特性研究

对纯大豆生物柴油(B100)、普通柴油(B0)及其混合燃料(B20和B50)的低温燃烧特性在定容燃烧室中进行了试验研究。对各燃油在800 K环境温度下的燃烧压力、放热率、贯穿距离和碳烟量特性进行了测量。试验结果表明:随着燃油内生物柴油量的增加,缸内最高燃烧压力有所下降,着火延迟时间变短。燃油贯穿距离随着燃油内生物柴油量的增加而变长,但B50和B100的贯穿距离没有明显差别。低温燃烧时碳烟量明显降低,且燃油燃烧过程中的最大碳烟量随着燃油中生物柴油量的增加而降低。     

生物柴油和石化柴油喷雾特性的对比研究

采用相位多普勒粒子分析仪,从索特平均直径、喷雾锥角和喷雾贯穿距等方面对生物柴油和0#柴油的喷雾特性进行了对比研究.基于高速摄像技术,拍摄了几个典型时刻生物柴油和0#柴油的喷雾图片.结果表明:在相同的喷射条件下,生物柴油的索特平均直径和喷雾贯穿距大于0#柴油,而喷雾锥角小于0#柴油.     

生物柴油自由喷雾特性的数值模拟和试验研究

运用三维CFD软件,建立了生物柴油和柴油自由喷雾的计算模型,计算了两种燃料自由喷雾的贯穿距离和液滴的索特平均直径,模拟了喷雾的发展历程;利用高速摄影装置,拍摄了两种燃料自由喷雾历程的照片.对两种燃料的喷雾特性进行了比较分析,对喷雾特性差异的成因进行了探讨.研究结果表明:模拟计算与高速摄影试验结果基本一致;生物柴油喷雾的贯穿距离和索特平均直径均较柴油的大,喷雾锥角较柴油的小;燃料的密度、粘度和挥发性的差别是导致喷雾特性差异的主要因素.     

改装直喷式柴油机中生物柴油喷雾燃烧过程试验研究

利用可视化装置,分析比较了直喷式柴油机燃用生物柴油与常规柴油的喷雾燃烧过程.研究结果表明:生物柴油的喷油时刻较早,着火时刻提前,着火滞燃期缩短,在早期预混燃烧阶段的燃烧速度大于柴油,而在扩散燃烧阶段的燃烧速度比柴油低.通过分析燃料性质、转速和喷油压力这3种因素对生物柴油燃料喷雾燃烧过程的影响,从而得出影响规律为:混合燃料喷油始点、着火时刻均有所提前,滞燃期变短,B5混合燃料的最高燃烧压力最高且出现稍早;生物柴油在高转速工况时的燃烧速度大,且最高燃烧压力也略高;随着喷油压力的提高,滞燃期缩短,燃烧持续期相应缩短,最高燃烧压力升高.     

生物柴油的排放试验研究

通过对燃烧生物柴油发动机排放污染物的测量和分析,探讨了生物柴油降低柴油机排气污染物的机理。分析了不同配比的生物柴油燃烧污染物随发动机转速、负荷的变化规律,得到了生物柴油的最佳配比方案。研究结果表明:生物柴油可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是颗粒污染物;随着生物燃料中油酸甲脂含量的增加,柴油机的各种排气污染物均有不同幅度的降低。     

生物柴油缸内喷雾特性的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了4102Q柴油机燃用生物柴油的喷雾特性,探讨了喷孔结构参数、针阀开启压力、生物柴油的掺混比、发动机转速、负荷和燃油温度对喷雾的贯穿距离和索特平均直径的影响规律,并与柴油进行比较,对计算精度进行了分析.研究结果表明:2种燃料的喷雾特性随上述因素的变化规律基本一致;生物柴油-柴油混合燃料的贯穿距离和索特平均直径均随生物柴油掺混比的增大而增大;相同因素条件下,生物柴油的贯穿距离和索特平均直径均大于柴油;2种燃料喷雾特性的差别是由其不同的理化特性引起的,密度和黏度是主要因素;数值模拟的精度是足够的.     

非食用源生物柴油喷雾特性的试验研究

采用高速摄影在基于高背压、大可视化场的定容弹(CVB)中研究了不同掺混比生物柴油的喷雾特性,并与柴油进行了对比。试验发现,随掺混燃料中生物柴油比例的增加,喷雾贯穿距增大,喷雾锥角减小,喷雾前端面速度增大。在0.05~0.475S时段的喷雾锥角对喷雾变化起重要作用,其中0.475S一般对应最终稳定的喷雾锥角。不同掺混比的生物柴油,在喷射后0.8 ms时,喷雾贯穿距开始出现较为明显的区分。     

在直喷式柴油机上燃用低比例生物柴油和柴油的试验研究

在原直喷式柴油机结构和参数不做任何改变情况下,燃用低比例生物柴油和高比例柴油的混合燃料进行试验研究.试验结果表明:发动机燃用20%生物柴油和80%柴油的混合燃料与柴油相比较,在外特性下,B20功率和扭矩均比柴油低,当量油耗率低速时要低,高速时高.在外特性和1800 r/min负荷特性下,混合燃料碳烟、CO和HC排放均降低,NOx排放(除少数工况外)略有增加.该混合燃料对降低柴油机碳烟、C0和HC排放十分有利.     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

柴油机缸内碳烟颗粒形成过程与尺寸分布特性

采用了唯象的半经验碳烟排放模型,考虑了碳粒成核、表面成长、凝结和氧化的基本过程,模拟计算了柴油机缸内燃烧条件下缸内碳烟形成过程中的活性基核、碳粒核的生成规律及碳粒尺寸分布规律,并对碳烟排放进行了分析。计算结果表明:燃烧温度和混合物当量比对初始碳核的生成有很重要的影响,碳核粒子首先在活塞凹坑底部的浓混合区域生成,随燃烧的扩散过程,燃烧室中心位置和凹坑唇边挤流区相继出现较高浓度的基核,但存在浓度相位差,缸内不同位置生成碳粒数量和尺寸分布是不同的,不同尺寸范围的碳粒数量和质量之间存在对应关系。     

轿车柴油机燃用生物柴油时温室气体排放特性的研究

对轿车柴油机燃用大豆酸化油制生物柴油进行了试验研究,探讨了在外特性、标定转速负荷特性及最大扭矩转速负荷特性下尾气中CO2、CH4、N2O及当量CO2温室气体排放的变化规律.结果表明:轿车柴油机的CH4和N2O排放量均很小,CO2是其主要温室气体排放;随着生物柴油混合比例的增加,发动机的CO2和CH4排放降低,N2O升高,生命周期当量CO2排放降低.大豆酸化油制生物柴油能在一定程度上降低轿车柴油机的温室气体排放.     

共轨柴油机燃用麻疯树制生物柴油的环境排放特性

对某共轨柴油机分别燃用不同混合比例麻疯树果实制生物柴油全负荷速度特性、标定转速及最大转矩转速负荷特性的全球变暖、光化学烟雾、酸化、人体毒性、气溶胶环境排放特性进行了试验研究。结果表明:与石化柴油比较,随着生物柴油混合比例的增加,该机全负荷速度特性下所有转速的光化学烟雾、气溶胶环境排放降低,1 600 r/min以上的全球变暖、酸化、人体毒性环境排放降低;标定转速及最大转矩转速负荷特性下,该机所有负荷的光化学烟雾、气溶胶环境排放降低,75%负荷以上的全球变暖、酸化、人体毒性环境排放降低。     

柴油机燃用生物柴油及柴油的燃烧分析与排放特性

为了进一步弄清楚生物柴油对发动机燃烧和排放的影响.在发动机试验台架上,对一台增压中冷车用柴油机进行生物柴油和柴油的性能及排放等试验.试验按国家标准GB17691—2001规定的测量方法、全负荷速度特性以及不同转速下的负荷特性进行.测录了示功图并进行了不同燃料的燃烧比较和分析.结果表明,生物柴油由于其燃料特性,引起喷油提前,但滞燃期较短,预混燃烧比例较小.排放测试结果表明,生物柴油的烟度、HC和CO下降,但NOx排放增加.按13工况法,燃用生物柴油,HC和CO分别下降21.3%和1.7%;NOx增加2.9%.     

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。     

发动机燃用不同硫含量柴油的排放特性研究

研究了1台轻型柴油机燃用5种不同典型硫含量柴油时的排放特性.结果表明,随燃油硫含量的降低,柴油机颗粒质量和烟度排放均明显下降,低负荷下燃油硫含量对柴油机烟度值的影响较大,表明燃油硫含量对柴油机排气颗粒和烟度有直接影响.柴油机氮氧化物排放随燃油硫含量降低的变化很小,而一氧化碳和未燃碳氢排放则降幅明显.二氧化硫排放随柴油机负荷增加显著上升,随燃油硫含量降低而显著下降,表明了燃油硫含量与柴油机二氧化硫排放之间的高度相关性.     

直喷式柴油机燃用生物柴油燃烧特性的研究

研究了柴油机燃用0#柴油和生物柴油的燃烧放热规律。通过对燃烧特征参数的计算分析,发现生物柴油的燃烧始点有所提前,滞燃期缩短;燃烧初期放热尖峰出现时刻对应的曲轴转角有所提前,瞬时放热率峰值下降;燃烧持续期延长。同时还比较了柴油机燃用生物柴油和0#柴油的经济性和排放特性,发现燃油消耗率上升12％左右,而各种排放污染物除NOx略有上升外,CO、HC和颗粒物(PM)均显著下降。     

发动机燃用生物柴油稳态工况颗粒粒径分布

利用发动机颗粒物的稀释采样系统,对1台国3柴油机燃用掺混体积比分别为5%、10%、20%、50%的麻疯树油制生物柴油和石化柴油的混合燃料,以及纯生物柴油JBD100和纯石化柴油JBD0,在2 000和3 200r/min负荷特性和全负荷速度特性下进行试验,研究生物柴油和发动机工况对颗粒粒径分布的影响。研究结果表明:外特性和2 000r/min负荷特性下,掺混体积比大于20%的混合燃料的颗粒分布呈包含核态和聚集态的双峰对数正态分布;在3 200r/min、25%～75%负荷下,JBD50和JBD100的颗粒分布呈现仅有1个核态颗粒峰值的单峰分布;随着生物柴油掺混比的增加,数量几何平均粒径变小;核态数量最大值的工况基本出现在聚集态数量最小值的工况附近,反之亦然。