混燃甲醇和乙醇改善柴油机碳烟排放

以柴油机为基础，以乙醇或甲醇作为预混合燃料，与喷入的柴油组成部分预混的复合燃烧，大幅度降低了发动机排气烟度，同时使氮氧化物排放得到一定改善，发动机的燃油消耗率优于原柴油机，而HC排放，尤其是在低负荷时有所增加，甲醇比乙醇具有降低烟度效果更好、氮氧化物降低更多和HC及CO排入增加较少的优越性。     

乙醇柴油车辆排放对空气质量影响分析

为了明晰车用乙醇柴油对空气质量的影响,在乙醇柴油混合燃料理化特性的基础上,分析了乙醇柴油混合燃料常规和非常规污染物的排放特性,并探讨了其应用对空气质量的影响。分析结果表明:与纯柴油相比,乙醇柴油混合燃料改善了碳烟排放,有助于降低大气中的颗粒物含量,但HC排放量增加,且CO和NOX排放结果存在争议,有待进一步研究;乙醛、乙醇等醛酮类非常规排放物增加,对空气质量和人体健康都有负面的影响。     

尾气余热制氢柴油机的燃烧特性分析

设计了一种利用发动机尾气余热制取氢气的装置,该装置可以利用发动机余热,将乙醇水溶液催化反应为富含氢气的重整气。该重整气通入发动机供其燃烧使用,可以有效的提高发动机的燃烧效率。主要考虑该重整气对柴油燃烧的影响,依据美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室反应机理,通过Chemkin软件计算该装置生成的重整气加入发动机以后对发动机燃烧特性的影响,分析了不同重整气掺混比例下的火焰传播速度,研究了柴油燃烧和柴油混合重整气燃烧的区别,总结了重整气在改善发动机燃烧方面所发挥的作用。     

添加剂对柴油机燃用乙醇柴油时排放颗粒特性的影响

为研究十六烷值改进剂和消烟剂对柴油机燃用乙醇柴油时颗粒排放特性的影响,在乙醇柴油中加入0.1%(以w计)、0.3%和0.5%的十六烷值改进剂或消烟剂,并在YZ4DB3柴油机上分别对这些燃料的排气烟度、颗粒比排放和粒径分布等进行研究. 结果表明:含添加剂的乙醇柴油颗粒物排放远低于0#柴油,降幅在50%以上;与0#柴油相比,添加0.3%十六烷值改进剂的乙醇柴油降低颗粒排放效果较显著,降幅高达64.2%,而添加0.1%消烟剂的乙醇柴油颗粒物排放降幅更高达84.0%,表明消烟剂的降颗粒效果更加显著. 柴油机燃用柴油时,排放颗粒的粒径呈双峰分布,峰值分别在0.56和0.18μm左右;但燃用含添加剂的乙醇柴油时,排放颗粒的粒径则呈单峰分布,其峰值均在>0.56~1.00μm粒径范围内. 柴油机燃用含添加剂的乙醇柴油后,0.18~0.32μm粒径范围内的排放颗粒显著减少,但在>0.32~1.00μm粒径范围内增加;同时,排放颗粒物中的积聚模态颗粒占排放颗粒总质量的比例降低,而粗粒子模态颗粒的所占比例相应增加. 排气烟度与积聚模态颗粒质量分布密切相关. 研究结果表明,柴油添加剂能够显著改善柴油机颗粒物排放特性,有利于改善大气质量.      

河南生物柴油产业技术优势与发展方向

生物柴油是以生物质为原料,通过物理、化学和生物的方法转化为长链烃类或脂肪酸甲酯为主的液体燃料。与燃料乙醇不同,生物柴油能量密度高,不会腐蚀发动机,可以完全替代石油。根据原料来源和生产工艺的不同,生物柴油分为两大类：一是以生物油脂为原料经转酯反应生成的脂肪酸（C12-C18）甲酯,即传统的生物柴油。根据生物油脂的来源不同,传统的生物柴油又可以分为动、植物生物柴油（第一代生物柴油）和微生物生物柴油（第二代生物柴油）     

柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)减少重载柴油机烟度排放的试验研究

在一台满足国三排放法规要求的重载车用增压中冷电控单体泵柴油机上,将其改造成柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)发动机并进行台架试验.利用电控单元控制向进气歧管喷射的甲醇量及其喷射时刻,原柴油机供油系统保持不变.试验主要研究在稳定工况时,不同的负荷以及不同的甲醇对柴油的比例情况下,经催化转化后发动机干炭烟烟度(415烟度)和不透光烟度(439烟度)排放的情况.试验结果表明,在燃用现有市售的燃油条件下,与原机相比,相同工况下采用DMCC的干炭烟烟度和不透光烟度都有大幅度的减少.干炭烟的最大降幅达95%,平均降幅达到50%以上.在柴油喷射量不变的情况下,增加甲醇喷射量,干炭烟烟度会持续减小,而不透光烟度呈先减少后增加的趋势.同负荷时的甲醇对柴油替代率为44.88%到56.73%时,不透光烟度存在最低点,并且发动机的烟度排放存在最优值.在同一工况下,随着柴油对甲醇的比例增加,发动机的干炭烟烟度和不透光烟度排放都逐渐增加.     

生物柴油的发动机性能研究

通过WD615柴油机测定了不同比例生物柴油在800～2200rpm下的负荷特性,发动机试验的结果表明:在添加量为20%以下时,生物柴油的油耗略有增加,且随着添加量的增加,油耗增加值加大.     

汽油机燃用乙醇和汽油的混合燃料的试验研究

对摩托车汽油机进行了燃用乙醇 汽油混合燃料的试验,并与燃用汽油时的结果进行了对比分析.结果显示,汽油机燃用乙醇和汽油的混合燃料,当混合燃料中乙醇比例为10%和15%时,即使发动机的结构不变、燃油系统和点火系统不作任何调整的时候,发动机的全负荷输出不受影响,发动机的能耗率得到改善,HC和CO排放有所降低,但是NOx排放会有显著增加.     

柴油/甲醇二元燃料发动机的非常规排放特性研究

在一台电控单体泵增压中冷柴油机上,利用FTIR研究柴油/甲醇二元燃料发动机不同甲醇替代率下的非常规排放特性.结果表明,柴油/甲醇二元燃料燃烧模式下的非常规排放物甲醛、未燃甲醇、1,3-丁二烯及N_2O的比排放与纯柴油模式相比均有不同程度的增加,且均随着甲醇替代率的增加而增加;甲醛、未燃甲醇及N_2O的比排放随着负荷的增加逐渐降低;随着转速的增加,未燃甲醇的比排放趋势相差不大,排放量也无明显差别;CO_2的比排放随着甲醇替代率的增加而下降.     

一般性问题

X701 200400934 乙醇柴油混合燃料的制备工艺和废气的排放特性/张润铎…(中科院生态环境研究中心大气污染控制技术室)∥环境科学/中科院生态环境研究中心.-2003,24(4).-1-6 环图X-5 为降低柴油机排放对环境造成的污染,用乙醇部分替代柴油,探索了乙醇柴油混合燃料的制备方法、研究了掺混乙醇及助溶剂对柴油机排放     

乙醇柴油混合燃料的制备工艺和废气的排放特性

为降低柴油机排放对环境造成的污染,用乙醇部分替代柴油,探索了乙醇柴油混合燃料的制备方法,研究了掺混乙醇及助溶剂对柴油机排放的影响.结果表明:无水乙醇可以和柴油以任意比例混溶,但痕量水(0.2%)的添加即导致混合物分层,合成的有机助溶剂可保证乙醇-柴油-痕量水体系的稳定性基于台架实验,考察了掺混10%、20%、30%乙醇对燃料排放性能的影响乙醇的最佳掺混比为20%在额定工况点(功率为13kW,转速为1540r/min)时,掺混20%乙醇的混合燃料可降低烟度55%,降低HC排放70%,降低CO排放45%.不添加助溶剂时,乙醇的掺混导致排放尾气中产生乙醇、微量乙醛等有机物.而添加非金属离子助溶剂可使HC、乙醇、乙醛排放的浓度明显降低.     

BED含氧燃料在不同海拔下对柴油机PM和NOx排放的影响

为研究生物柴油-乙醇-柴油(简称为BED)含氧燃料在不同海拔下对柴油机微粒(PM)和氮氧化物(NO_x)排放的影响,在一台高压共轨柴油机上分别燃用纯柴油和BED含氧燃料,在两种大气压力(81和100 k Pa)下进行了排放试验研究.结果表明,燃用纯柴油和B15E5(15%生物柴油+5%乙醇+80%柴油,体积比)燃料后,在中、低负荷时的PM排放在高气压下基本高于低气压下,最高增幅分别达到26.2%和19.0%;在全负荷时的PM排放在高气压下降低,最高降幅分别达到6.1%和17.0%.燃用B25E5(25%生物柴油+5%乙醇+70%柴油,体积比)燃料后,PM排放在高气压下降低.燃用纯柴油后,柴油机在高气压下的NO_x排放低于低气压下;燃用B15E5和B25E5含氧燃料后,在中、低负荷下的NO_x排放在高气压下降低,在全负荷下的NO_x排放在高气压下升高.在中、低负荷下NO_x排放最高降幅分别达到12.1%和15.3%;在全负荷下,NO_x排放最高增幅分别达到6.5%和5.8%.在不同大气压力下,柴油机燃用纯柴油和BED含氧燃料后,PM与NO_x排放均呈现明显的trade-off关系.相比于在低气压下,随负荷增加引起的PM排放降幅和NO_x排放增幅在高气压下增加.     

生物柴油的环境效益与社会经济效益

通过对生物柴油的环境效益和社会经济效益进行分析，得出使用生物柴油可以在降低CO2排放，降低发动机空气污染物的排放，减少对水体和土壤的污染，增加国土绿化面积方面，发挥其良好的环境效益，同时发展我国的生物柴油产业有着巨大的社会经济效益；缓解能源压力，增强国家石油安全；调整农业结构，刺激油料林业发展；转化餐饮废油，保障人民身体健康；增加农民收入，开辟乡镇企业财源；促进西部开发，增加更多就业机会。     

车用柴油机燃用棕榈生物柴油的颗粒物排放特性研究

在满足国Ⅳ排放法规的车用柴油机上研究了燃用不同掺混体积比例的棕榈油生物柴油的颗粒物排放特性.试验中棕榈油生物柴油的掺混比例分别为0%、10%、20%、50%和100%,采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了发动机在外特性和负荷特性时的颗粒物数量浓度、质量浓度及粒径分布.研究结果表明:随生物柴油掺混比例的增加,颗粒物质量浓度降低.燃用生物柴油后颗粒物的数量浓度在大负荷明显降低,中小负荷呈升高趋势.生物柴油的排气颗粒物呈核态和凝聚态的双峰分布特征,核态数量浓度所占比例高于柴油,凝聚态的质量浓度所占比例略低于柴油.生物柴油颗粒物的几何平均直径小于柴油.     

发动机燃用GTL柴油的排气颗粒数量及粒径分布规律

以一台汽车电控高压共轨柴油机为样机,采用发动机尾气颗粒粒径谱仪EEPS研究了发动机燃用天然气制油(GTL柴油)的排气颗粒数量及粒径分布规律.所用燃油分别为纯柴油(G0)、纯GTL柴油(G100)及GTL柴油掺混比为10%、20%的燃料(分别表示为G10、G20).试验工况为最大转矩转速1500r.min-1和标定转速2300r.min-1的负荷特性试验,负荷百分比分别为10%、25%、50%、75%和100%.结果表明:无论燃用柴油,还是GTL柴油或混合燃料,该机排气颗粒数量随粒径变化大都呈现明显的双峰对数分布状态,其排气核态颗粒的峰值粒径在10nm附近,聚集态颗粒峰值集中出现在40～50nm之间.随着GTL柴油配比的增加,各工况下不同粒径的颗粒数量大都持续下降,其中,排气核态颗粒数量明显下降,在高速高负荷下更为显著;而聚集态颗粒也较纯柴油有一定的降幅,其中,G20和G100柴油更为明显.     

北京地区土壤对柴油的吸附及影响因素研究

通过静态吸附实验,研究了北京地区土壤对柴油的吸附行为,考察了溶液pH和添加乙醇对柴油吸附的影响. 结果表明,6种不同土样对柴油的吸附等温线均较好地符合Langmuir吸附方程,其吸附系数(K)分别为0.193, 0.218, 0.203, 0.199, 0.211和0.182 L/mg,6种土样吸附能力依次为轻壤土>轻粘土>中壤土>砂壤土>重壤土>紧砂土,这主要是由于6种土样的pH,有机质含量和机械组成不同所致;溶液pH的升高,不利于柴油在土壤中的吸附,pH从4升高到10,柴油在1～6号土样中的吸附量分别从1　012, 1　800, 1　377, 1　272, 1　601和862 μg/g降低到114, 236, 163, 150, 201和85 μg/g;向柴油中添加乙醇会减小柴油的吸附量,并且吸附量随添加乙醇量的增大而降低,这有利于柴油的向下运移.      

废食用油生物柴油的制备及其掺烧时的动力与排放特性

为了查明生物柴油对环境的影响以及废食用油制备的生物柴油对发动机性能和排放特性的影响,研究了生物柴油环境生命周期评价及其对环境的影响以及废食用油生物柴油的生产工艺流程,即甲醇与废食用油在催化剂作用下发生酯交换反应生产出生物柴油.所制备的生物柴油和柴油,按20%和50%掺混后在2台车用增压直喷式柴油机上进行了台架动力和排放特性的测试.试验结果表明,与柴油相比,掺混燃料的动力性和油耗率分别约有3%的下降和8%的上升,烟度、HC、CO和PM排放降低幅度最大分别达65%、11%、33%和13%,而NO_x排放有不同程度的上升.本研究表明,发动机燃用低比例的生物柴油掺混燃料,在发动机不作任何改动和调整时,可以在经济性、动力性和排放等方面取得令人满意的综合结果.     

甲醇柴油双燃料燃烧结合DOC/POC耦合大幅度减少发动机微粒排放的研究

对一台四缸增压中冷柴油机采用甲醇柴油双燃料模式,研究了甲醇替代率和柴油机氧化催化转化器耦合微粒催化转化器(DOC+POC)后处理装置对该发动机烟度和微粒数量、质量浓度的粒径分布特性的影响.试验结果表明,随甲醇替代率的增加,发动机烟度和微粒数浓度、质量浓度均有不同程度的降低,核态微粒浓度显著降低,聚集态微粒浓度基本保持不变.相比于DOC+POC对纯柴油发动机排气烟度25%左右的净化效率,在甲醇柴油双燃料模式下DOC+POC对排气烟度的平均净化效率在60%以上,最大达到96%,显示了该后处理技术在甲醇柴油双燃料模式下清洁排放的良好应用前景.     

含氧柴油对柴油机排放及细颗粒物碳质组分的影响

乙缩醛(1,1-diethoxyethane)与柴油互溶性好, 可替代乙醇作为生物质来源的柴油含氧添加成分. 生物柴油掺混可以提高乙缩醛和柴油混合燃料的闪点及含氧量. 在柴油发动机台架上, 考察柴油和2种含氧柴油(10%乙缩醛+90%柴油和10%乙缩醛＋10%生物柴油＋80%柴油)在2个固定转速不同负荷的5个工况点的排放特性, 分析了NO_x、HC、CO和PM_2.5排放情况, 并用DRI的碳分析仪分析了PM_2.5中的碳质组分.结果表明, 与普通柴油排放相比, 含氧柴油对NO_x排放速率的影响不大, 在某些工况点HC排放速率有较显著的增加. 含氧柴油降低了柴油机PM_2.5排放速率, 最大降低幅度29%. 从碳质组成上看, 含氧燃料降低了PM_2.5中总碳 (total carbon,TC) 的排放速率, 最大降低幅度24%. 含氧柴油的元素碳(elemental carbon,EC)排放速率普遍低于普通柴油; 有机碳(organic carbon,OC)的排放速率在发动机高转速工况时明显低于普通柴油; PM_2.5的OC/EC值在大多数工况下高于普通柴油. 3种燃料排放PM_2.5的碳质组成百分比相似, OC和EC主要为OC1和EC1. 含氧柴油降低了柴油机PM_2.5的排放速率, 颗粒物中OC的比例有所增加, 但对颗粒物的碳质组分组成没有明显的影响.     

发动机的绿色化学设计

发动机绿色化学设计以发动机化学设计概念和发动机化学反应器模型为基础,旨在实现发动机材料选择、能源利用和环境效应之间的最佳综合效益．发动机燃料系统绿色化学设计的范畴包括：汽油无铅化与汽油抗磨性,柴油低硫化与柴油润滑性,生态燃料与生态摩擦学,汽油机沉积物与汽油清净剂,柴油机颗粒（碳烟）与消烟助燃剂． 发动机润滑系统绿色化学设计的范畴包括：润滑油和添加剂与排放催化转化,润滑剂生物降解性与生物降解润滑剂,润滑油使用与质量监控． 发动机燃料／润滑系统材料绿色化学设计的范畴包括：催化助燃／补燃作用,低散热发动机高温润滑,发动机机械与化学材料制造． 发动机绿色效应的实现取决于发动机诸系统绿色化学设计问题的解决程度．