乙醇柴油发动机排气颗粒对助溶剂感受性

利用微孔沉积式碰撞采集器和热重分析仪研究柴油机燃用乙醇柴油排放颗粒物的特性,探讨助溶剂生物柴油和正丁醇对乙醇柴油排放颗粒的粒径分布、颗粒组分和挥发氧化性的影响。结果表明,乙醇柴油排放颗粒的粒径分布向小粒径方向移动,与0^#柴油相比,B10E10和N5E10乙醇柴油排放颗粒粒径小于1.0μm的质量分数分别增加14.1%和12.5%;与N5E10乙醇柴油相比,B10E10乙醇柴油排放颗粒在0.18~0.32 μm粒径范围内的质量分数增加3.3%,说明助溶剂种类对该粒径范围内的颗粒的量有影响。与0^#柴油相比,柴油机燃用乙醇柴油排放颗粒物中的有机物组分质量分数增加、碳烟和硫酸盐组分质量分数降低。排放颗粒物在热失重过程中经历失水干燥、可溶性物质氧化和固体碳氧化反应3个阶段,在前2个质量损失过程中,乙醇柴油排放颗粒的失重速率峰值对应的温度与0^#柴油排放颗粒的基本相同;在第3个质量损失过程中,由于助溶剂有助于降低碳烟起燃温度,使乙醇柴油排放颗粒的失重速率峰值对应的温度降低,且N5E10乙醇柴油排放颗粒物该温度的降低更明显;在上述3个质量损失阶段中,乙醇柴油排放颗粒的失重速率均高于0^#柴油排放颗粒。     

聚甲氧基二甲醚-柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放的影响

在柴油中掺混体积分数为5%、10%和15%的聚甲氧基二甲醚(PODE3 8)得到PODE3 8 柴油混合燃料,利用热重分析仪在氧气气氛下对这些混合燃料样品进行热分析,考察其挥发和氧化特性,计算热分析参数;在柴油机上考察它们的燃烧与排放性能,并与柴油对比。结果表明,随掺混比的增加,3种PODE3 8 柴油混合燃料的起始质量损失温度相对于柴油降低了34℃、56℃和70℃,起始燃烧温度降低了64℃、118℃和172℃,热稳定性降低,同时综合燃烧特性指数提高。在额定工况下,与燃用柴油相比,柴油机燃用PODE3 8 柴油混合燃料时,滞燃期缩短,缸内最高压力略有提高;在预混燃烧阶段放热率峰值有所降低,在扩散燃烧阶段放热率峰值提高;比油耗相对于柴油分别增加08%、32%和85%,但有效热效率提高28%、42%和31%;CO排放分别降低了118%、140%和188%,HC排放分别降低了192%、268%和217%,排气烟度分别降低了252%、308% 和321%,NOx排放基本不变。     

高原环境下新型无灰助燃剂对发动机性能的影响

采用大气模拟试验台架进行了高原环境下柴油机燃用柴油0#和添加无灰助燃剂燃油1#的外特性和负荷特性试验,考察了新型无灰助燃添加剂对柴油机高原动力性、经济性、燃烧和排放性的影响。结果表明,在发动机不作任何调整的情况下,与燃用0#柴油相比较,燃用柴油1#时发动机功率平均升高3.21%;燃油消耗率有所降低,外特性和负荷特性试验分别平均降低1.76%、2.68%;气缸压力、压力升高率和放热率峰值分别提高了5.10%、5.14%、7.49%,缸压峰值出现位置变化不大,压力升高率峰值和放热率峰值出现位置前移1~2°CA;滞燃期缩短,燃烧持续期延长;CO、HC和碳烟排放显著降低,NO_x排放有所增加。     

PODE_(3～8)/柴油混合燃料对柴油机颗粒物排放特性的影响

将聚甲氧基二甲醚(PODE)(体积分数为10%)掺混于柴油中制备PODE3~8/柴油混合燃料,记为P10。研究了P10燃油对柴油机排气烟度的影响;通过Model 100型颗粒采集装置,研究了柴油机燃用P10燃油排放的颗粒物质量浓度粒径分布,并使用热重分析仪分析颗粒物中可溶性有机组分(SOF)含量以及碳烟氧化特性;最后采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术检测和分析SOF的化学成分变化。实验结果表明,在额定工况下,柴油机燃用P10燃油时排放的滤纸烟度相对于基准柴油有所降低;P10燃油排放的颗粒物在各粒径下的质量浓度均有不同程度的降低,颗粒物粒径总体向小粒径方向偏移,颗粒物样品中SOF所占比重增加;碳烟样品的失重率峰值温度降低,颗粒物的SOF组分中各类烷烃和多环芳香烃质量分数减小,有机酸酯的质量分数增大。     

铁基燃油添加剂对柴油机排气颗粒物理化特性的影响

在国Ⅴ标准0#车用柴油中分别添加质量分数为150 μg/g、300 μg/g的铁基添加剂(Fe FBC),制备Fe150和Fe300两种燃油,并基于发动机台架试验,采用颗粒采样分析仪进行排气颗粒采集。运用热重分析仪和扫描电镜研究颗粒物热解性质与微观形貌结构,采用傅里叶红外光谱仪和光电子能谱仪对颗粒表面官能团进行半定量分析。结果表明：在发动机额定工况下,加入Fe FBC后排气颗粒干碳烟质量分数降低,氧化温度与表观活化能均有显著下降;相比于纯柴油燃烧颗粒物的积聚体形态,Fe300燃烧颗粒物的团聚程度变弱,存在较多的链状结构;颗粒表面官能团拥有较多的-OH键与C-H键,C-H键为饱和烃CH3结构;颗粒微晶边缘碳原子更加混乱,石墨化程度降低,容易被氧化;Fe300燃烧颗粒物中C元素含量降低,O元素含量增加,Fe元素价态为+2和+3价,颗粒表面吸附有更多能与Fe元素相结合的含氧基团。     

高原环境下新型无灰助燃剂对发动机性能影响

采用大气模拟试验台架进行了高原环境下柴油机燃用柴油0#和添加无灰助燃剂燃油1#的外特性和负荷特性试验,考察了新型无灰助燃添加剂对柴油机高原动力性、经济性、燃烧和排放性的影响。结果表明,在发动机不作任何调整的情况下,与燃用0#柴油相比较,燃用柴油1#时发动机功率平均升高321%;燃油消耗率有所降低,外特性和负荷特性试验分别平均降低176%、268%;气缸压力、压力升高率和放热率峰值分别提高了510%、514%、749%,缸压峰值出现位置变化不大,压力升高率峰值和放热率峰值出现位置前移1~2°CA;滞燃期缩短,燃烧持续期延长;CO、HC和碳烟排放显著降低,NOx排放有所增加。     

PODE/柴油混合燃料对共轨柴油机燃烧与排放特性的影响

按聚甲氧基二甲醚(PODE)占混合燃料体积分数为10%、20%和30%的掺混比,配制了PODE/柴油混合 燃料。在共轨柴油机上研究了PODE掺混比对PODE/柴油混合燃料燃烧和排放特性的影响。结果表明,在 额定转速100%负荷时,与柴油相比,不同PODE掺混比PODE/柴油混合燃料的滞燃期缩短,缸内最大爆发 压力升高,放热率峰值降低;一氧化碳（CO）体积分数分别降低了13.1%、16.6%和21.3%,未燃碳氢 （HC）体积分数分别降低了17.7%、24.1%和26.2%,排气烟度分别降低了29.6%、44.8% 和75.8% ;但是碳氧化物（NOx）体积分数分别增加了2.0%、7.4%和9.5%;颗粒物数量峰值依次分别增加了16 .8%、30.8%和55.1%。在额定转速25%负荷时,不同PODE掺混比PODE/柴油混合燃料与柴油相比,CO体 积分数分别降低了12.4%、16.3%和20.8%,HC体积分数分别降低了14.5%、21.6%和24.1%,排气烟 度分别降低了28.0%、44.0% 和76.0%,但NOx体积分数分别增加了7.7%、10.4%和16.2%。核模态 颗粒物数量峰值分别增加了143%、269%和335%;而积聚态颗粒物数量峰值分别降低了15.4%、24 .0%和44.5%。     

地沟油生物柴油排气颗粒氧化活性分析

为了研究地沟油生物柴油对柴油机排气颗粒氧化活性的影响,采用微孔沉积式碰撞采集器收集了柴油（B0）、地沟油生物柴油(B100)、地沟油生物柴油调和油(B20、B50)的排气颗粒,利用软X射线谱学显微光束线站、高分辨率透射电镜、X射线能谱仪和热重分析仪测量了颗粒的官能团、微观形貌、元素种类、化学组分和氧化活性。结果表明,随着生物柴〖JP2〗油掺混比从20%,50%增加到100%,颗粒中所含的“石墨性”C〖FY=,1〗C、酚类C-OH、酮类C〖FY=,1〗O、〖JP〗脂肪族C〖FY=,1〗C含量逐渐降低,脂肪烃C-H和羧基C=O含量逐渐增加;颗粒团聚体的微观形貌由环状向簇状转变,颗粒的平均粒径分别降低了79%、172%和242%;颗粒中的C元素含量降低,O、Na、Cu、Al、Ba和Zn元素含量增加;颗粒中挥发性有机成分含量增加,碳烟成分含量降低。当燃料中生物柴油的比例达到50%时,颗粒的起燃温度、失重速率峰值温度、燃尽温度和表观活化能降低明显,颗粒的着火难度降低,燃烧速率增加、燃烧所需能量降低,增强了颗粒的氧化活性。     

喷气燃料/柴油混合燃料燃烧及颗粒物特性

为研究柴油机燃用喷气燃料/柴油混合燃料燃烧及排放颗粒物特性,配制喷气燃料(RP-3)掺混体积分数20%、40%、60%以及纯柴油的4种燃料(D80K20、D60K40、D40K60、D100),通过台架试验研究了缸内燃烧过程,采集了颗粒物,利用透射电镜、拉曼光谱仪、热重分析仪对不同掺混体积分数混合燃料排气颗粒的物理化特性进行研究。结果表明：与D100相比,D80K20、D60K40、D40K60缸内最高燃烧温度增加幅度小于11℃,缸内压力变化不大,压力峰值对应的曲轴转角后移1.35～2.16°CA,滞燃期延长0.39～1.64°CA,燃烧持续期缩短0.21～0.86°CA;颗粒总体排列呈现链状或枝状,不同RP-3掺混体积分数(D100、D80K20、D60K40、D40K60)下颗粒的计盒维数分别为1.8569、1.9386、1.9563、1.9836,D₁峰与G峰的比值(I_D1/I_G)分别为1.09、1.03、0.92、0.85,随着RP-3掺混体积分数的增加,颗粒物堆叠程度略有增加,颗粒物表面碳排列更加有序,颗粒物的...     

酯化烷基化联立提质生物油的燃烧与排放特性

通过催化酯化烷基化联立工艺将生物质热解油提质为高品位燃油(简称提质生物油)。将提质生物油分别以体积分数5%、10%和15%与0^#柴油混合,配制成混合燃油B5、B10和B15,在柴油机上评估其燃烧与排放性能。结果表明：当柴油机工作负荷相同时,随着提质生物油体积分数增加,混合燃油的当量比燃油耗逐渐升高,有效热效率逐渐下降,混合燃油的燃烧始点逐渐提前,滞燃期逐渐缩短,燃烧初期的放热率和缸压峰依次下降,而主燃阶段的放热率和缸压峰依次上升;在低负荷工况时,由于循环喷油量少,缸内的低温抑制了HC、CO的进一步氧化,且不易形成NO_x和碳烟,因此与高负荷工况相比,4种燃油的HC和CO排放特性差异较大,而NO_x和碳烟排放特性差异较小。     

PODE/柴油混合燃料燃烧颗粒的粒径分布及微观结构

以高压共轨柴油机为样机,采用发动机排气粒径谱仪(EEPS)和高分辨率透射电镜(HRTEM),考察了聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油混合燃料燃烧颗粒的粒径分布规律及微观结构特征。所用燃油为纯柴油、PODE体积分数(掺混比)分别为10%、20%和30%的PODE/柴油混合燃料。结果表明,在最大扭矩转速100%负荷时,与柴油相比,混合燃料燃烧颗粒的核模态颗粒数量增加,积聚态颗粒数量降低。随掺混比的提高,排气颗粒的数量浓度分布、质量密度分布、质量累积分布和质量中位径均向小粒径方向偏移。掺混PODE后燃烧颗粒的微观结构主要呈团状分布;与柴油相比,混合燃料颗粒的层面间距和微晶曲率增大,微晶尺寸减小,而颗粒的盒维数增加,团聚程度也有所提高。     

基于SCR技术路线的国Ⅳ柴油机开发’

在一台国Ⅲ电控重型柴油机上进行了基于自主电控共轨燃油系统、自主选择性催化还原（SCR）技术的国Ⅳ柴油机开发,系统研究了燃油系统、进排气系统、SCR系统等对柴油机性能和排放的影响,研究结果表明：通过优化增压系统参数,采用高轨压和小孔径喷嘴,在爆压限值条件下调整喷油定时,柴油机比油耗和烟度较原机大幅改善,SCR喷射系统在当量比接近1时,NO。转换效率达到80％以上。循环测试结果表明：通过对燃烧系统和喷油控制参数的综合优化,并采用自主SCR系统,柴油机气体排放（N0,,Hc和cO）和颗粒（PT）排放可以达到国IV排放标准要求,加权比油耗较原机大幅改善。     

模拟高原环境下无灰助燃剂对柴油机性能的影响

在大气模拟试验装置上进行了模拟高原环境下柴油机燃用0号柴油和添加无灰助燃剂燃油（1号柴油）的发动机台架试验,通过测试功率、燃油消耗率、碳烟等有害物质排放量来评价柴油添加剂节能减排功效。结果表明,柴油机在模拟海拔3 000 m气压（70 kPa）条件下,与燃用0号柴油相比,燃用1号柴油时发动机输出功率升高,燃油消耗率及CO、HC、碳烟排放量降低,NOx排放量略有增加。添加无灰助燃剂可有效提升柴油机的动力性、节省燃料和降低排放,改善发动机的高原适应性。     

Research on a Novel Oxygenate Blend as a Clean Diesel Fuel Additive

A new oxygenate blend of propylene glycol monopropyl ether and ethylene glycol dimethyl ether in a proportion of 2:1 by mass was studied as a clean diesel fuel additive. When a diesel fuel was added with 15% (v) to 25% (v) of it, smoke and CO from a diesel engine were lessened by the maximum of 95.1% and 66.7%, respectively. NOx emissions did not change noticeably. HC emissions increased more than doubled. Engine in-cylinder peak pressure and ignition delay did not alter notably while in-cylinder pressure rising rate descended. Heat release rate fell down in premixing combustion whereas increased during diffusion combustion.     

柴油机燃用生物柴油的碳烟排放模拟

开展柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量的研究,基于广安碳烟模型提出一种计算生物柴油的碳烟排放公式。以实测示功图作为输入数据,结合喷雾与空气卷吸子模型、油滴蒸发燃烧子模型、传热子模型以及广安博之碳烟子模型,建立柴油机燃用生物柴油时碳烟排放准维预测模型,计算柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量。结果表明,十三工况的计算值与试验实测碳烟排放量吻合,该模型适用于工程上含氧燃料的碳烟排放模拟。与柴油相比,由于柴油机燃用生物柴油时着火时刻提前,较早地达到碳烟生成的触发温度,燃烧开始阶段生成碳烟增加;但是由于生物柴油属于含氧燃料,其峰值和最终排出量都比柴油低大约50％。     

Zinc oxide incorporated water-in-diesel emulsion fuel: Formulation,particle size measurement,and emission characteristics assessment

The use of W/D emulsion fuel has a positive influence on the performance and emission characteristics of diesel engines, especially on NOx and PM emissions. The prolonged ignition delay of W/D emulsion fuel resulting in rough engine operation is a critical factor that has to be focused on in emulsion fuel studies. ZnO, a metal-based nanoparticle that can act as a catalyst for chemical reactions during combustion process, is adopted in the present study in an attempt to shorten the ignition delay. The problems associated with nanofluid synthesis are agglomeration of nanoparticles and measurement of particle size in base fluid. The present study focuses on the previously-mentioned issues with experiments conducted in two phases. In the first phase, ZnO nanoparticles with mass fraction of 50 ppm and 100 ppm are incorporated in 10W/D emulsion fuel and stabilized using suitable surfactant and its physiochemical properties measured. To measure the ZnO particle size in emulsion fuel, milky form of ZnO incorporated in W/D emulsion fuel is turned into transparent form using DME as a solvent and UV-visible absorption spectroscopy analysis is performed. From the results obtained, it is noted that the properties of 10W/D emulsion fuel meet the standard diesel fuel properties requirement and the incorporation of nanoparticles change the fuel properties marginally. In addition, ZnO particles size in emulsion fuel is confirmed to be at nanolevel. In the second phase, IDP and emission characteristics are studied for 50ZnO10W/D and 100ZnO10W/D, and compared with BD and 10W/D. It is observed that ZnO incorporated W/D emulsion fuel blends have a shorter IDP and lesser emission levels over BD and 10W/D.     

甲醇下游产品技术进展

介绍了甲醇制烯烃、汽油、芳烃、碳酸二甲酯(DMC)以及聚甲氧基二甲醚(DMM n)技术在国内的发展状况。其中,在汽油发动机中,采用DMC和汽油混合燃料,可降低总碳氢、NO x和苯的排放量;掺混质量分数为4.7%的DMC,可提高汽油辛烷值3~6个单位。在柴油中,添加DMM3~8质量分数可高达10%~30%,柴油的燃烧性得到改善。