二甲醚与柴油互溶性实验研究

利用高精度热物性测量系统对二甲醚与柴油的互溶性进行了实验研究。实验系统中温度覆盖范围为-80~300℃,测量不确定度小于±0.002℃;压力测量范围为0~2 MPa,测量不确定度小于±0.7 kPa。测量了10%、20%、30%的二甲醚/柴油混合燃料的饱和蒸气压力和临界互溶温度。研究表明:二甲醚与柴油互溶性良好。混合燃料的饱和蒸气压力低于纯二甲醚蒸气压,并且随柴油所占混合组分的增加而减小,混合燃料蒸气压的降低有利于避免发动机燃油供给系统中的气阻;此外,混合燃料的临界互溶温度随二甲醚所占混合比的增加而降低,有利于燃用混合燃料的发动机在更低的环境温度下正常运行。     

低比例二甲醚—柴油混合燃料互溶性及燃烧特性研究

研究了二甲醚一柴油混合燃料的互溶性,并在直喷式柴油机上进行了低比例二甲醚和高比例柴油混合燃料的试验研究,对原柴油机低压供油系统进行了技术改造,其他参数未做改变。结果表明：不同比例二甲醚与柴油,易于互溶且不易分层,当环境温度达到70℃,高压釜内部压力保持在2MPa,即可保证二甲醚保持液态,与柴油互溶良好。由于混合燃料含氧量增加,燃烧完全,燃油经济性有所改善且提高了原柴油机的动力性。燃用低比例混合燃料NO_X的排放比燃用柴油为高,碳烟排放随着二甲醚添加比例的增加而下降。     

柴油/聚甲氧基二甲醚混合燃料匹配催化型颗粒捕集器的排放特性研究

使用柴油和聚甲氧基二甲醚（polymethoxy dimethyl ether, PODE）混合燃料进行了柴油机催化型颗粒物捕集器（catalytic diesel particulate filter, CDPF）的排放特性试验,研究分析了添加PODE对CDPF的过滤效率及CDPF前后端NO_x、CO₂和颗粒物排放变化的影响。结果表明：加入PODE提高了CDPF对颗粒物的过滤效率,使用90%体积分数的柴油与10%体积分数的PODE掺混（D90P10）可使CDPF的平均过滤效率提高3.6%。CDPF对核态颗粒物的过滤效率低于86.39%,CDPF对聚集态颗粒物的过滤效率高于91.32%,CDPF对核态的过滤效率低于聚集态。CDPF对不同粒径颗粒物的过滤效率不同,且随颗粒物粒径的增加而增加。两种燃料下,通过CDPF后的颗粒物的几何平均直径（geometric mean diameter, GMD）均减小,NO_x排放降低,CO₂排放增加。     

二甲醚/聚甲氧基二甲醚-3简化机理的构建及验证

采用基于误差的直接关系图法(DRGEP)、敏感性分析法以及同分异构聚合法对二甲醚/聚甲氧基二甲醚-3(DME/DMM₃)的联合详细化学反应机理进行简化,最终构建了一个包括65个组分和308个反应方程式的DME/DMM₃简化化学动力学机理．为了验证其可靠性,分别用二甲醚(DME)和聚甲氧基二甲醚-3(DMM₃)详细机理及试验数据与DME/DMM₃简化机理计算得到的着火延迟、层流火焰燃烧速度和组分摩尔分数等进行了比较,并分析了DME/DMM₃反应路径．最后验证了柴油机转速为1 600 r/min,当量比为0.18和0.34,燃料DME与DMM₃体积配比为1∶9时的仿真与试验的缸内压力和放热率以及CO、CO₂、NO_x和HC排放物．结果表明：该DME/DMM₃简化机理的着火延迟时间、层流火焰燃烧速度及射流搅拌反应器(JSR)中组分摩尔分数、缸内压力、放热率以及CO、CO₂、NO...     

基于光学发动机的柴油/聚甲氧基二甲醚引燃乙醇对比研究北大核心CSCD

为了改善内燃机燃烧与排放,探究反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃烧规律,在一台轻型光学发动机上对比了缸内分别直喷柴油和聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)引燃进气道喷射乙醇的燃烧特性。通过调节缸内直喷的喷油时刻和喷油比例,对燃烧过程进行了可视化试验分析。结果表明:随喷油时刻不断推迟,缸内燃烧压力与放热率呈现先增后减的趋势,喷油时刻在上止点前20°时燃烧效果最好。随着缸内直喷燃油比例的增加,每循环燃烧压力峰值和放热率峰值不断增加,燃烧相位提前,燃烧更充分。利用高速成像技术获得的图片结果显示:两种引燃模式下火焰均发生于近壁区域并向四周扩散。火焰亮度最高和面积最大的时刻出现在燃烧始点附近。PODE引燃乙醇时火焰场中无曝光区域而柴油引燃乙醇时存在较多曝光区。PODE/乙醇燃料组合相对于柴油/乙醇燃料组合的缸压和放热率峰值更高,滞燃期和燃烧持续期更短,燃烧效率更高,碳烟生成量更少。     

聚甲氧基二甲醚–2燃烧动力学模型及试验研究

采用试验研究与动力学建模相结合方法,对聚甲氧基二甲醚-2(polyoxymethylene dimethyl ethers-2,PODE₂)的中低温燃烧特性进行了研究。基于二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,DMM)详细反应机理,遵循基于反应类的速率准则构建了PODE₂详细化学反应动力学机理,并与文献试验数据进行了验证;在快速压缩机试验平台测量了PODE₂在温度范围为550～900 K,当量比为0.5、1.0、2.0时着火延迟时间,结合所构建的详细反应机理,对PODE₂中低温条件下自着火过程控制因素进行了分析。结果表明,所构建的PODE₂反应机理可以很好地再现试验测量的着火延迟时间,对文献中现有的试验数据均能给出合理的预测。PODE₂自着火过程呈现明显的两阶段着火现象,没有表现出负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)行为;PODE₂第一阶段着火延迟时间在低温段随温度呈线性变化...     

聚甲氧基二甲醚-甲醇混合燃料的燃烧与排放特性研究

将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料,并依次标记为M0、M10、M20和M30,在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明:在PODE中添加甲醇后,各负荷下缸内压力降低,滞燃期逐渐延长,放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小,而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时,各负荷下燃烧持续期缩短;当甲醇体积比为30%时,中低负荷下燃烧持续期延长,各负荷下燃烧重心(CA50)推迟。掺烧甲醇可以降低NO_x浓度,M30较M0降低幅度为28.1%;而随甲醇体积比的增加,各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势,烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升,同时NO_2排放量及NO_2占NO_x比例随甲醇体积比的升高而增加,与纯PODE相比,低负荷下M30的NO_2排放量和NO_2占NO_x比例增幅分别为65%和107%。     

高原环境下聚甲氧基二甲醚对柴油机燃烧和排放性能的影响

以掺混不同体积分数（10%、20%）聚甲氧基二甲醚（polymethoxydimethyl ethers, PODE）的柴油为含氧燃料,采用某军用泵机组柴油机进行发动机台架试验,通过控制进气压力模拟高原地区柴油机进气条件,模拟海拔0~4 000 m时含氧燃料对发动机外特性、燃烧特性和排放性能的影响。结果表明,低海拔下,该柴油机燃用掺混PODE燃料后功率低于燃用0号车用柴油,燃油消耗率升高。随海拔升高,柴油机燃用掺混PODE燃料后功率和燃油消耗率逐渐接近燃用纯柴油。当海拔达到4 000 m时,柴油机燃用掺混20%体积分数的PODE燃料后功率平均增加3.6%,燃油消耗率平均下降1.2%。海拔4 000 m、柴油机2 000 r/min、100%负荷下,燃用掺混PODE燃料后燃烧位移前移,缸压峰值、放热率峰值提高,滞燃期和燃烧持续期缩短。不同海拔下,燃用掺混PODE燃料后CO、HC排放显著降低,NO_x排放有所增加。     

掺混策略对聚甲氧基二甲醚/甲醇双燃料燃烧影响的可视化研究

基于一台单缸光学发动机,采用高速摄影和瞬态压力同步测量方法,开展了不同掺混策略对聚甲氧基二甲醚（polyoxymethylene dimethyl ethers, PODE）/甲醇双燃料燃烧及火焰发展特性的影响研究,其中掺混策略包括P/M20（甲醇和PODE以2∶8的体积比掺混）燃料双喷射模式和缸内直喷PODE引燃预混甲醇混合气的反应活性控制压燃（reactivity-controlled compression ignition, RCCI）模式。结果表明,对于P/M20燃料双喷射模式,随着气道喷射比例增加,低温反应增强,滞燃期缩短,着火时刻显著提前,进而显著改善了燃烧稳定性;对于RCCI模式,随着气道喷射甲醇占比的增加,滞燃期延长,燃烧相位推迟,峰值压力和放热率均降低,并伴随着燃烧稳定性变差。燃烧可视化显示,两种掺混策略下,随着气道喷射比例的增加,蓝色预混火焰占比增大,最大火焰传播速度降低,由于末端未燃混合气浓度增加,火焰发展由明显的扩散燃烧逐渐转变为末端混合气不断出现新自燃点的顺序自燃模式。对比两种掺混策略可以发现,推迟缸内直喷时刻均能在一定程度上优化燃烧相位,显著改善指示热效率,然而其原因侧重点不同：对于P/M20燃料双喷射模式,提高气道喷射比例可以增强低温放热,促进着火,显著改善燃烧稳定性;对于RCCI模式,其燃烧过程主要位于上止点之后,燃烧相位更接近最佳燃烧相位,进一步减小了传热损失和循环负功,因此其具有更高的指示热效率,也更适合PODE/甲醇双燃料燃烧模式。     

柴油掺混PODE对重型柴油机低温燃烧及排放影响的试验研究

在一台多缸重型柴油机上研究了聚甲氧基二甲醚(PODE)替代部分柴油并结合废气再循环(EGR)策略对燃烧和排放的影响。试验结果表明聚甲氧基二甲醚具有较高的十六烷值和含氧量,可以有效地减少缸内的不均匀程度,降低污染物排放。聚甲氧基二甲醚可以提高扩散燃烧速率,缩短燃烧持续期,有利于热效率的提高。优化燃油喷射策略可以有效提高发动机的热效率和污染物排放。     

掺混PODE对DOC+CDPF氧化及再生特性的影响

在高压共轨柴油机上研究了使用掺混20%聚甲氧基二甲醚的柴油(D80P20)对搭载柴油氧化型催化器(DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)的后处理装置(DOC+CDPF)的影响,包括小负荷时的低温氧化特性和大负荷时的颗粒物加载和再生特性.研究表明:小负荷工况下在1400~2000 r/min内,DOC和DOC+CDPF对柴油排放的CO转化效率平均分别高达70%和90%,而对D80P20排放的CO转化效率则仅近19%和36%,燃用柴油时DOC和CDPF后端的排气升温现象较为明显,低温氧化特性优于D80P20;在大负荷低速工况下,燃用D80P20时,DOC前/后两端排气氧质量分数以及NO2排放均明显高于柴油,但CO原始排放和不透光烟度显著低于柴油.因而DOC+CDPF对D80P20的CO、PM氧化放热量较低,DOC后端温升明显低于柴油.此外,大负荷下DOC+CDPF对D80P20排放的CO净化效率和PM氧化再生效率高达近100%,DOC+CDPF前/后端压差峰值仅是柴油的1/3,其可显著降低CDPF的堵塞风险,减少主动再生频率.     

甲醇替代柴油 破解柴油紧张之局

本文从甲醇的资源、可获得性、运输性和在柴油机上采用甲醇/柴油组合燃烧后的燃料费用及其对有害物质与温室气体排放影响等多个角度,全面阐述用甲醇替代柴油的可行性,并指出用甲醇替代柴油不仅可以缓解柴油供应紧张,而且有利于调节不合理柴汽比,同时为国家实施立足于自身资源、多元化发展的能源战略提供更合理的途径。     

柴油机燃用乳化油并在进气道喷乙醇的节油研究

利用柴油机排气能量加热乙醇,将乙醇喷入柴油机进气道,并结合乳化油的燃烧技术,进行了柴油机台架实验,实现了柴油机运行中较大幅度的节油,最大节油率约为10％．单就柴油而言,其消耗可减少约16％．乙醇热解产生氢气和燃用乳化油这两种因素的共同作用是产生良好节油效果的原因．     

柴油掺水燃烧研究现状综述

就掺水燃烧的三个关键环节全面介绍了掺水燃烧技术的研究现状,比较了各种理论的优点与不足,提出了更符合实际情况的掺水燃烧机理,制定了掺水燃烧的控制策略,为今后的理论研究与试验探索积累了理论基础。     

氢气对柴油机油耗的影响

向柴油机进气道通入氢气,就加氢后柴油机的油耗变化进行实验研究．实验表明,加氢后柴油消耗量明显减少,节油率达20％-30％,可大大延缓石油资源的枯竭．就综合节油率而言,加氢后在高负荷下没有节油效果;而在低负荷下节油效果显著,其综合节油率可达14％,甚至更高．无论使用柴油还是乳化油,提高进气处氢气温度都可使油耗率有所降低,当氢气温度提高到90-130℃时,油耗率减小的幅度在3 g／(kW·h)左右．实验表明,乳化油和氢气的共同作用能够更好地提高节油率,使用乳化油后可以使节油率在原来的基础上略有增加,增幅约为3％．这是由于在缸内水的蒸发速度很快,当水蒸发后,柴油滴径变小,蒸发也更快,从而能够促进燃烧,使燃烧过程提前结束．     

柴油添加剂和微粒捕集器的协同性分析与研究

介绍了柴油添加剂种类、微粒捕集器过滤体材料和微粒捕集器的再生方法,并着重对柴油添加剂促进微粒捕集器再生的机理和存在的问题进行了分析和研究.     

柴油添加剂和微粒捕集器的协同性分析与研究

柴油添加剂可以降低发动机燃烧室内的碳烟生成,而微粒捕集器则能有效控制柴油机尾气中微粒排放。对柴油添加剂种类、微粒捕集器过滤体材料和微粒捕集器的再生方法分别作了介绍,并着重对柴油添加剂促进微粒捕集器再生的机理和存在的问题进行了分析和研究。     

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.     

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。     

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.