共轨柴油机燃用乳化柴油的颗粒排放特性

以一台电控高压共轨柴油机为试验样机,采用发动机排气颗粒数量和粒径分析仪EEPS,研究了该机分别燃用柴油和乳化柴油在不同转速和负荷下的排气颗粒数量和粒径分布特征。研究结果表明:燃用柴油的排气颗粒数量和粒径分布呈明显的单峰对数分布,燃用乳化柴油的排气颗粒数量和粒径分布呈单峰或双峰对数分布。与燃用柴油相比,燃用乳化柴油后的排气颗粒数量峰值对应的颗粒粒径向小粒径方向移动,几何平均粒径变小,质量浓度平均降低约20%。     

GTL燃料发动机排气颗粒数密度和粒径分布的试验研究

采用两级稀释取样装置和扫描迁移颗粒粒径分析仪(SMPS),研究了燃用天然气合成油(GTL)发动机排气颗粒的数密度和粒径分布特征,并同原柴油机的颗粒排放进行了比较,发现发动机燃用GTL时,中间转速(n=1400 r/min)下,排气颗粒多呈峰值粒径为50～80nm的单峰对数正态分布;高转速(n=2200r/min)下,呈分别包含核模态(峰值粒径为20～30nm)和积聚模态(峰值粒径为50～80nm)的双峰对数正态分布。而燃用柴油时,所有测试工况下,排气颗粒均呈包含核模态和积聚模态的双峰对数正态分布。与燃用柴油相比,怠速工况下,燃用GTL后总颗粒数密度和体积分数没有显著下降,而其它工况下总颗粒数密度和体积分数显著下降,其中总数密度均下降一个数量级,总体积分数下降20%～60%;燃用CTL后,排气中核模态数密度显著下降,某些工况下积聚模态数密度有所下降,这与GTL燃料中的芳香烃和硫含量均较低有关。     

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态（峰值粒径为10nm-20nm）和积聚模态（峰值粒径为50nm～80nm）的双峰对数正态分布。高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。     

低配比GTL柴油和生物柴油的燃烧颗粒排放特性

以一台电控高压共轨柴油机为样机,研究了柴油机分别燃用低配比天然气合成油(GTL柴油)、低配比生物柴油混合燃料的颗粒排放特性。所用燃料分别为纯柴油、GTL柴油体积掺混比为10%的燃料(G10)、生物柴油体积掺混比10%的燃料(B10)。研究了该机燃用这三种燃料的烟度、颗粒数量及粒径分布特性。研究结果表明:柴油机燃用G10燃料、B10燃料的排气烟度均低于纯柴油,B10燃料的排气烟度低于G10燃料;柴油燃用三种燃料的排气颗粒数量大多呈明显的单峰或者双峰对数分布。B10燃料的核态颗粒数量在各工况下均为最高,G10燃料在各负荷下全粒径范围内聚集态颗粒与核态颗粒的数量几乎均为最低。随负荷增加,柴油机颗粒总数量呈总体上升趋势。各工况下,柴油机燃用B10燃料的颗粒总数量最高,G10燃料的颗粒总数量最低,核态颗粒数量的差异在其中占主导地位。     

柴油机燃用柴油醇的排放特性试验研究

通过对燃用柴油醇发动机排气污染物的试验研究,探讨了其排气污染物的形成原因,分析了排放物随发动机转速及负荷的变化规律.研究结果表明:柴油醇可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是碳烟排放.在大负荷下,HC和CO排放浓度降低,但发动机工作粗暴,NOx排放较燃用柴油高.     

喷油时刻和DMF掺混对柴油机PM排放特性影响

基于一台电控高压共轨柴油机,研究了不同喷油时刻2,5-二甲基呋喃(DMF)掺混比例(质量分数分别为0、10%,和30%,)对柴油机排放颗粒物(PM)的尺寸分布、平均直径、数量浓度和质量浓度的影响.结果表明:在试验工况下,无论掺混与否,发动机PM排放均以核模态颗粒(粒径为5~50,nm)为主,其尺寸分布呈现明显的双峰结构.燃用纯柴油时,推迟喷油时刻,核模态颗粒数量先增加后减少,聚集态颗粒(粒径为50~1,000,nm)数量的变化规律不明显,PM的总数量、总质量与核模态颗粒数量变化趋势一致,PM的几何平均直径(GMD)先增加后减小;DMF掺混可以降低聚集态颗粒数量、GMD和总质量,但却增加了核模态颗粒数量和总颗粒数量.综合考虑发动机燃油经济性和PM排放性能,30%,DMF掺混比例和-10.0°,CA ATDC喷油时刻为试验工况下的最佳方案.     

发动机燃用纯GTL柴油与纯生物柴油的性能及排放特性

研究发动机燃用纯柴油、纯天然气制油(GTL柴油)和纯生物柴油的经济性、动力性,HC、CO、NO_x、颗粒等污染物的排放特性。结果表明:与纯生物柴油相比,该发动机燃用纯GTL柴油的外特性油耗明显较低,动力性能明显较好。低负荷工况下,其燃用纯GTL柴油的HC和CO排放均低于纯生物柴油,中等负荷工况时二者接近,高负荷工况则完全相反;在中高负荷工况下,纯GTL柴油的NO_x排放低于纯生物柴油。纯GTL柴油的排气颗粒总数量低于纯生物柴油。综合柴油机的动力性、经济性、排放特性,纯GTL柴油优于纯生物柴油。     

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。     

某艇用柴油机改二甲醚发动机性能与排放特性分析

以一台4缸艇用增压柴油机为研究对象,基于STAR-CD软件,计算了该柴油机燃用二甲醚(DME)时的缸内压力、温度与NOX排放的变化情况,并与其燃用柴油时情况进行了对比。分析了在不同负荷与不同喷孔直径下燃用DME时的NOX排放特性。结果表明,该柴油机燃用DME后,动力性能降低幅度甚微,基本在2%以内,其NOX的排放比燃用柴油要低15%左右,为艇用DME发动机的开发提供了依据。     

非道路车用柴油机排放颗粒粒径分布特性研究

通过非道路车用柴油机台架试验,利用静电低压撞击器(ELPI)对其排气颗粒粒径分析后发现:非道路车用柴油机排气颗粒物主要集中在粒径为0.05～1μm的累积模式;高负荷、中高转速下颗粒浓度最大,低负荷低转速时粒径尺寸最小;一定转速下,较低负荷时颗粒浓度及粒径都比较小,随着负荷的增加粒径增大.对于非道路车用柴油机,控制微小颗粒生成是控制颗粒物排放的主要研究方向.     

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.     

餐饮废油基生物柴油对柴油机有害排放特性的影响

在一台电控共轨增压中冷柴油机台架上，燃用纯柴油以及分别掺混10%、20%、30%餐饮废油制生物柴油的柴油/生物柴油混合燃料，研究生物柴油对柴油机燃烧及排放特性的影响。结果表明:生物柴油使发动机的预喷放热率略微下降，主喷放热率有所升高，缸压峰值随掺混比例的增大略有降低；燃用生物柴油使发动机的NO_x排放有所上升，HC排放略有下降，CO排放变化不大；低转速下核模态颗粒排放略微增加，积聚态颗粒数有所减少，高转速下核模态和积聚态颗粒数都减少；掺混生物柴油会增加发动机排气颗粒物的氧化活性，使得最大氧化速率温度降低，活化能降低；掺混生物柴油能够降低颗粒相多环芳烃的质量比排放。     

柴油机燃用乙醇-柴油含氧燃料时微粒特性的分析

研究了一台增压柴油机燃用乙醇一柴油时的微粒总质量排放及粒径分布特性,并对微粒中可溶性有机物(SOF)、干碳烟(DS)和硫酸盐的质量百分比及SOF中的组分进行了分析。结果表明：使用含氧燃料后柴油机排气烟度大幅度降低而微粒总排放量降低幅度要小一些;微粒中DS排放降低;SOF排放增加,与未燃甲酯的产生导致HC排放增加有关;多环芳香烃比例随发动机负荷增大而减小;含氧燃料使得粒径分布在0．2～0．5μm范围内的比重在小负荷时降低,大负荷时升高。     

自然吸气直喷压燃式发动机燃用柴油醇的性能和排放

应用助溶剂解决了乙醇和柴油相溶性较差的问题并配制柴油醇燃料,分析了柴油醇的主要理化特性,结果表明,柴油醇的黏度、热值和十六烷值有所下降,但汽化潜热却明显增加。自然吸气直喷压燃式发动机不作任何调整,燃用E10柴油醇,动力性和经济性基本不变,燃用E20柴油醇,动力性下降,小负荷经济性恶化。燃用柴油醇,在中小负荷工况,CO和HC浓度排放增加,NOx浓度排放减少;在大负荷工况,CO浓度排放减少,HC浓度排放变化较小,NOx浓度排放增加,排气烟度降低明显。柴油醇中乙醇含量越多,排放性能变化越大。适当推迟供油提前角对压燃式发动机燃用柴油醇的性能有利。     

基于尺寸分布的生物柴油排气微粒组分研究

使用电子低压撞击仪(ELPI)分级粒径采集了柴油机的排气微粒,应用热重分析(TGA)方法研究了发动机燃用柴油和两种生物柴油时,排气微粒中挥发性物质(VOF)的含量。研究结果表明:燃用生物柴油,排气微粒VOF含量高于纯柴油,排气中小粒径微粒的VOF质量百分比均高于柴油,与总微粒的排放规律相同;超细微粒(d<0.100μm)具有较高的VOF质量百分比。柴油机燃用生物柴油后,总微粒中VOF质量百分比从44.917%上升到70.767%,在0.100μm相似文献   

煤基混合燃料对柴油机燃烧与排放特性影响的研究

在一台高压共轨增压中冷柴油机上研究了煤基混合燃料(33%煤炭提取配方,67%-35#柴油)的燃烧与排放特性。结果表明:相比于燃用-35#柴油,燃用煤基混合燃料时柴油机的燃烧滞燃期基本不变,放热率峰值增大,低转速全负荷时最大缸内燃烧压力降低,而在高转速时变化不大;燃用煤基混合燃料时PM_(2.5)排放物质量浓度降低,全负荷工况下PM_(2.5)排放物质量浓度平均降低约15.2%,部分负荷工况下,低负荷时的改善效果最为明显,平均降低约56.3%;燃用煤基混合燃料时NO_x排放物体积分数略有增大。     

掺混含氧燃料对柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器氧化及再生特性的影响

为了研究掺烧含氧燃料对柴油机排放及柴油机氧化催化器(DOC)耦合催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)后处理系统低温氧化特性与再生特性的影响,基于一台4缸高压共轨柴油机,选取国五柴油、15%生物柴油-柴油(D85B15)、15%正戊醇-柴油(D85P15)、20%正戊醇-柴油(D80P20)作为燃料,在1 900m海拔环境下进行了试验。研究表明:在外特性工况下,与柴油相比,燃用D85B15和D85P15的柴油机动力性略有下降,燃用D85P15的柴油机有效热效率最高。燃用D85B15的NO_x排放略低于柴油,最高降低3.33%;而D85P15的NO_x排放有所增加,最高增加2.85%。在低负荷工况下燃用国五柴油时DOC+CDPF对CO的转化效率明显高于燃用D80P20时,2 000r/min时燃用柴油时CO转化效率高达96.8%,而D80P20只有36.9%。低速高负荷工况下燃用国五柴油与D80P20时,DOC对排气温度的提升作用均比较明显,平均提升41.8℃和42.5℃。燃用D80P20时DOC+CDPF压差升高较慢,压差最高比燃用国五柴油低6kPa,DOC后端平均温度比燃用国五柴油高10℃。柴油机燃用D80P20在高负荷尤其是低转速高负荷时可有效降低颗粒物排放,降低DOC+CDPF压差。     

小型通用汽油机颗粒物排放与汽油机颗粒捕集器净化研究

以一台小型发电机用汽油机为样机开展颗粒物排放特性研究,探究汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter, GPF)对排气颗粒物的净化特性。设计六工况排放试验循环,测试汽油机在匹配与未匹配GPF两种状态下的颗粒物排放。研究发现原机颗粒物数量(particle number,PN)比排放为3.7×10¹²个/(kW·h),颗粒物质量(particulate mass, PM)比排放为2.2 mg/(kW·h)。PN、PM排放均随负荷升高呈先下降再上升趋势,低负荷时排放浓度最高,中等负荷最低。粒径小于312.7 nm的PN之和占总PN的99.5%以上,大于312.7 nm的PM之和占总PM的91.4%～98.7%,表明超细微粒子数多,但质量占比小。PN排放浓度随颗粒物粒径增大而降低,而PM排放浓度在低负荷时随粒径增大先增加后降低再增加,中高负荷时则随粒径增大而增大。安装GPF对PN的综合净化率为73.7%,对PM的综合净化率为59.7%。GPF对粒径在50 nm以下的核态粒子的捕集效率高于粒径更粗的积聚态和粗糙态粒子。     

增压柴油机燃用生物柴油的排放特性

通过对比实验研究了增压柴油机燃烧生物柴油和普通柴油对发动机动力性、经济性和排放特性的影响,研究结果表明：对于实验发动机,在对喷油泵不做任何调整时,直接燃烧生物柴油对柴油机动力性的影响小于5％;无论在全负荷还是在部分负荷工况下,燃用生物柴油均能大幅度降低柴油机的排气可见污染物、PT、CO和HC排放,但会引起NOx排放量的上升,通过适当推迟喷油提前角能明显降低燃用生物柴油时发动机的COx排放,同时还能保留排气可见污染物低、PT、CO和HC排放低的优点,但对发动机动力性的影响却不大,研究表明生物柴油是理想的可再生清洁燃料。     

柴油机燃用二甲醚-乳化柴油混合燃料的排放试验研究

研究了在柴油机上燃用二甲醚(DME)-乳化柴油混合燃料的排放特性,分析了在乳化柴油中添加DME能降低柴油机废气排放的机理,并且与燃用柴油以及乳化柴油时的排放效果进行了比较。研究结果表明:在乳化柴油中添加10%含量的DME能显著降低NOx和烟度的排放,尤其是在高负荷时,能明显降低HC和CO的排放。与燃用乳化柴油相比,即使在部分负荷时,也不会对NOx排放产生不良的影响。