利用特征时间燃烧模型研究燃料分层对柴油PCCI燃烧过程的影响

针对柴油可控的预混燃烧方式,提出了一种基于化学动力学反应和湍流混合特征时间尺度的改进燃烧模型.介绍了一个燃料混合不均匀性程度函数H(φ),由此导出了模型中的湍流混合时间尺度系数f,用来表征燃料混合不均匀性程度与湍流混合时间尺度的关系.利用该模型对调制多脉冲喷油模式下柴油可控预混充量压燃PCCI燃烧进行了数值模拟,计算结果与试验数据符合良好.调制多脉冲喷油模式下柴油可控预混充量压燃PCCI燃烧的着火过程是分步容积式的,并受燃料分层的强烈影响.由于缸内存在浓度与温度的分层,降低了高浓度区域的温度,有助于减少NOx,此外"V"型当量比分布有利于推迟高温反应.     

喷射时刻对柴油和汽油/柴油混合燃料低温燃烧的影响

使用纯柴油和一种汽油/柴油混合燃料在一台单缸柴油机上进行低温燃烧试验.通过调节燃油喷射时刻,研究了不同燃料的燃烧与排放性能.结果表明,这两种燃料的低温燃烧具有两阶段放热.在固定燃油喷射时刻的情况下,两种燃料具有类似的低温放热开始时刻,然而汽油/柴油混合燃料的高温放热开始时刻要迟于纯柴油燃料.主燃烧阶段的各个燃烧相位是线...     

压燃式发动机燃用F-T柴油/生物柴油混合燃料的燃烧及振动特性研究

为实现F-T柴油与生物柴油性能互补,构建高品质清洁替代燃料,文章将F-T柴油掺混10%,20%,30%的生物柴油配制成混合燃料,利用四缸增压柴油发动机台架进行转速为2 000 r/min的负荷特性试验,并与0号柴油进行对比。试验结果表明:随着生物柴油添加量的逐渐增大,混合燃料的滞燃期小幅度增大,燃烧始点提前,燃烧持续期增加;混合燃料的压力升高率随着生物柴油添加量的增大而增大,但均低于0号柴油;混合燃料振动信号的有效值及平均幅值随生物柴油含量的增加而增加,但均小于0号柴油;随着生物柴油添加量的增大,混合燃料的振动信号的峭度随之增加,燃烧冲击随之增大,其中,负荷为150 N·m时,混合燃料B30FT的峭度最大,比0号柴油高17.3%。     

柴油机燃用煤基含氧混合燃料的燃烧及排放特性

在F-T柴油中添加不同比例的丁醇、生物柴油燃料,并与0#柴油做了燃烧及排放特性的对比研究。研究结果表明:混合燃料的预混合燃烧期、扩散燃烧期、缸压峰值与放热率峰值均介于0#柴油与F-T柴油之间;相对于0#柴油,混合燃料燃烧始点提前,CA50增加,燃烧放热中心向后推迟,燃烧放热率第一峰值降低;所在相位提前,预混合燃烧放热量降低,有利于降低燃烧过程的最高温度,实现低温燃烧,第二峰值升高,扩散燃烧所占比重增加;在转速为2 000 r/min时,混合燃料(N10,N20和N10B10)的NOx排放量较0#柴油分别降低了23.40%,26.95%和23.25%,其中主要是NO的降低,NO2的排放量因为低温燃烧反而略有上升;外特性下,碳烟排放量较0#柴油分别平均降低71.47%,77.16%,68.80%。     

柴油/丙烷混合燃料发动机燃烧和排放特性研究

比较了柴油和丙烷的主要理化性能;在一台单缸直喷式柴油机上开展了燃用柴油和柴油/丙烷混合燃料时的发动机燃烧和排放特性研究.研究结果表明：在相同工况下,与燃用柴油相比,燃用柴油/丙烷混合燃料时的有效热效率增加,柴油/丙烷混合燃料的有效热效率随丙烷比例的增加而稍有增加,混合燃料的滞燃期和燃烧持续期随丙烷比例的增加而缩短;缸内最大压力,最大燃烧放热率,最高平均燃烧温度随丙烷比例的增加而增加.燃用丙烷柴油混合燃料可同时降低CO、HC和碳烟排放,但NOx排放有所增加.     

乙醇-柴油混合燃料的应用研究进展

为了有助于开展乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用研究,本文首先介绍了乙醇的生产原料及其理化特性,分析了乙醇-柴油混合燃料的排放机理,讨论了乙醇-柴油混合燃料的研究进展,指出目前乙醇在柴油机上的混合燃烧主要分为两大类:机内混合与机外混合燃料燃烧。最后重点以清华大学、吉林大学、上海交通大学为例,就各自对乙醇-柴油机外混合燃料燃烧研究的不同“亮点”分别进行论述,指出进一步选择合适的助溶剂以及恰当的着火改进剂等,可使乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用早日实现。     

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。     

柴油机燃用混合替代燃料的燃烧与排放特性

将生物柴油和F-T柴油(F-T diesel)进行掺混,并将其混合燃料应用于4100QBZL柴油机上.在未对原机做任何改动的情况下,研究了该机燃用不同体积配比混合燃料时的燃烧特性及NOx和碳烟排放性能.研究表明,与0#柴油相比,该机的预混燃烧放热峰值降低、扩散燃烧放热峰值升高、燃烧更柔和;NOx排放随着生物柴油掺混比例的增大而升高;碳烟排放显著下降,较0#柴油的降低幅度高达37%;低比例的混合燃料对NOx排放和碳烟排放的trade-off关系有明显改善.生物柴油与F-T柴油混合燃料宜在较低的生物柴油掺混比例范围内使用.     

乙醇-柴油混合燃料的应用研究进展

为了有助于开展乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用研究,本文首先介绍了乙醇的生产原料及其理化特性,分析了乙醇-柴油混合燃料的排放机理,讨论了乙醇-柴油混合燃料的研究进展,指出目前乙醇在柴油机上的混合燃烧主要分为两大类机内混合与机外混合燃料燃烧.最后重点以清华大学、吉林大学、上海交通大学为例,就各自对乙醇-柴油机外混合燃料燃烧研究的不同"亮点"分别进行论述,指出进一步选择合适的助溶剂以及恰当的着火改进剂等,可使乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用早日实现.     

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。     

不同燃烧系统对乙醇-柴油发动机性能的影响

在ZS195直喷柴油机和195S-1涡流室式柴油机上分别进行乙醇-柴油混合燃料的对比试验,试验表明：在燃烧不同混合燃料时,直喷式柴油机的当量油耗率较涡流室柴油机低,而涡流室式柴油机当量油耗率变化不大。在不同燃烧系统下,燃烧不同混合燃料的排放对比试验研究结果表明,涡流室式柴油机的排放性较好,NOx和碳烟的排放相对直喷式柴油机在高负荷时,其降幅达到50％以上,CO的降幅达到21％以上,HC排放则有升有降。     

柴油机非蒸发喷雾相似性研究

基于3种单值条件燃烧相似性规则,阐明了柴油机喷雾混合气形成过程相似性的理论依据。采用Bosch长管法和高速阴影法,试验研究了两款不同喷孔直径喷油器的喷油速率与非蒸发喷雾混合气形成过程的相似性。试验结果显示,基于3种单值条件相似规则的正规化喷油速率和喷雾贯穿距都可以相似,维持喷射压力相同的压力规则的喷雾锥角相似程度最高。当采用减小喷射压力的单值条件相似规则时,会导致小喷孔喷雾锥角和过量空气系数减小。     

Assessment and validation of liquid breakup models for high-pressure dense diesel sprays

Liquid breakup in fuel spray and atomization significantly affects the consequent mixture formation, combustion behavior, and emission formation processes in a direct injection diesel engine. In this paper, different models for liquid breakup processes in high-pressure dense diesel sprays and its impact on multi-dimensional diesel engine simulation have been evaluated against experimental observations, along with the influence of the liquid breakup models and the sensitivity of model parameters on diesel sprays and diesel engine simulations. It is found that the modified Kelvin-Helmholtz (KH)–Rayleigh-Taylor (RT) breakup model gives the most reasonable predicted results in both engine simulation and high-pressure diesel spray simulation. For the standard KH-RT model, the model constant C _bl for the breakup length has a significant effect on the predictability of the model, and a fixed value of the constant C _bl cannot provide a satisfactory result for different operation conditions. The Taylor-analogybreakup (TAB) based models and the RT model do not provide reasonable predictions for the characteristics of high-pressure sprays and simulated engine performance and emissions.     

生物油/柴油乳化燃料用于柴油机的试验研究

为研究生物油/柴油乳化燃料作为柴油机燃料的性能,通过添加适量乳化剂配制成乳化燃料并在柴油机上燃用,分析了乳化燃料的燃烧特性、经济性、排放特性及对柴油机的影响.结果表明:生物油与柴油可以通过乳化形成较稳定的乳化燃料且可将其用于柴油机,但燃油消耗率比柴油高,热效率比单一柴油低;CH和CO排放增加,NO_x排放降低;使用一段时间后,供油管路中的橡胶密封件出现溶胀效应,排放因喷油器被磨蚀而随时间呈非正常变化.试验对进一步研究生物油在柴油机上的应用具有重要意义.     

引燃柴油在甲烷-空气混合气中的着火模型

分析双燃料发动机引燃柴油在甲烷一空气混合气中的着火过程,提出一种新的着火模型．着火模型的基本框架仍然采用Shell模型,但考虑了CH4对柴油着火过程的影响．柴油的着火过程是退化分支链的反应过程,根据CH4基元反应的特点,分析CH4对柴油退化分支链反应机理的影响,提出一种修正的Shell模型,并进行了试验分析．模拟计算选用KIVA-3程序,修正的Shell模型作为KIVA-3的一个独立的着火子程序．试验结果表明,修正的Shell模型能够较好地模拟引燃柴油在甲烷-空气混合气中的着火过程．     

长江航运船舶柴油机节能探讨

对长江航运船舶用柴油机进行了调查分析,根据调研结果,提出,长江航运船舶柴油机的节能方案。     

一种改善页岩油柴油馏分安定性的组合工艺

针对页岩油粗柴油馏分不稳定问题，提出了一种溶剂萃取-碱洗精制工艺。实验结果表明．复合溶剂具有较高选择性，能有效降低粗柴油中的胶质含量；在10-30℃温度范围内，采用含添加剂8％-10％的复合溶剂，以0．2的剂油比连续萃取三次，再经少量碱洗和水洗，其精制油柴油胶质含量由精制前的1303mg／100mL降到70mg／100mL以下．总收率可达81％以上，其他指标也均达到柴油合格品标准。     

富氧进气与水乳化柴油的掺烧试验及数值模拟

在直喷柴油机上采用体积分数21％、22％、23％和24％的进气增氧技术,燃用纯柴油与30％水乳化柴油进行燃烧及排放试验.采用CFD软件与正庚烷简化模型耦合进行数值模拟.试验结果表明,燃用纯柴油时,随进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前;在使用30％水乳化柴油时,着火延迟加大,但其依然遵循随掺入的氧体积分数增大着火时刻提前的规律,NO和烟度的排放低于燃用纯柴油的情况.模拟计算显示:CFD与动力学模型的耦合可以较为准确地预测富氧燃烧的缸内着火时刻及燃烧状况.分析上止点后2° CA时刻燃烧室温度场切片可知,燃用30％水乳化柴油使缸内温度下降,即使掺入体积分数24％的O2,NO生成也低于燃用纯柴油、空气助燃的情况,实现富氧条件下相对于原机的低温燃烧,减少了污染物的排放.     

喷油提前角对柴油机动力性能影响的研究

喷油提前角是影响柴油机动力性能的一个重要参数。文章通过AVLBoost软件进行柴油机模拟计算,通过实验验证计算与实验结果吻合良好。研究了喷油提前角对柴油机动力性能的影响,提出本实验用柴油机的最佳喷油提前角为10℃ABTDC。     

柴油机燃烧多环芳香烃前驱体等物质的化学动力学研究

为了揭示混合气浓度对柴油机排放的影响规律,采用正庚烷氧化详细反应机理及化学动力学分析软件对不同燃空当量比下柴油机燃烧初级碳烟粒子前驱体等重要反应中间产物或自由基的形成及发展历程进行了数值模拟．模拟结果表明,降低混合气浓度可以实现低温燃烧,使燃烧温度远离“碳烟形成温度窗”,大幅度降低柴油机碳烟排放．混合气浓度对反应中间产物或自由基有重要影响,通过改变混合气浓度可以控制燃烧过程中多环芳香烃(PAH)前体物乙炔(C2H2)、炔丙基(C3H3)及其他重要物质羟基(OH)、过氧羟自由基(HO2)、过氧化氢(H2O2)、甲醛(CH2O)和一氧化碳(CO)等的生成量,从而实现控制柴油机排放．