直喷式柴油机燃用生物柴油的试验研究

生物柴油是一种清洁、可再生的代用燃料.在一台四缸增压直喷式柴油机上进行生物柴油与0#柴油的性能对比试验.在不同转速和负荷下测定生物柴油与0#柴油的动力性、经济性和排放特性.试验结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用生物柴油时发动机的动力性提高,有效能耗率降低,HC和碳烟排放大幅度下降,NOX排放增加,CO排放在中低转速时有所增大.     

低比例甲醇汽油对发动机性能影响的试验研究

本文作者介绍YH465Q-1E电喷汽油机台架上进行的低掺烧比甲醇汽油(N15，／M2．0)的应用试验．并对试验结果进行了分析。试验结果表明该电喷汽油机燃用M15和M20与燃用93^#汽油相比，低转速时．动力性略有下降，燃油消耗率略有增加；高转速时，动力性略有增加，燃油消耗率略有下降；尾气排放中THC与NOx有明显降低。     

不同大气压力下B10生物柴油混合燃料对柴油机性能的影响

为了探索掺烧生物柴油后大气压力对柴油机性能的影响和变动规律,在高压共轨柴油机上进行了不同大气压力下燃用纯柴油与B10混合燃料的对比试验研究．试验结果表明：随着大气压力升高,两种燃料的动力性均呈上升趋势,有效燃油消耗率和排气温度均呈下降趋势;气压从100kPa下降至81kPa时,外特性的中、高转速区域动力性下降0．7％～3．1％,中、低转速区域动力性下降2．9％～17．8％;在相同气压下,燃用B10混合燃料的动力性比纯柴油时下降0．7％～2．6％,有效燃油消耗率上升0．7％～3．5％．     

生物柴油在船用柴油机上的适用性研究

为验证生物柴油在船舶柴油机上的适用性,在不改变柴油机内部结构的条件下,利用船用柴油机对生物油与0#柴油体积比为1∶4的生物柴油(记为BD20)及0#柴油进行台架对比试验,测试了船用柴油机生燃用生物柴油的负荷特性、动力特性,分析了柴油机排放物中的NOx、SO2及温室气体等排放特性。试验结果表明,生物柴油BD20在80%额定工况动力特性下的油耗率比0#柴油机低1.4%,CO排放浓度降低17%;负荷特性下BD20的油耗率与油耗量均升高2%,而SO2排放浓度比0#柴油低约30%。可见,生物柴油可作为0#柴油的替代物在船舶柴油机上推广应用。     

柴油掺水乳化对柴油机经济性和排放的影响

在一台S1100A2型单缸柴油机上，通过在柴油中分别掺水8％和15％，在中间转速（n=1400r／min）和高转速（n=1800r／min）工况下进行了试验，研究了柴油掺水对柴油机经济性和排放特性的影响．试验结果表明：燃用乳化油后，燃油消耗率降低，热效率升高，具有比较明显的节油效果；柴油机主要排放物NOx和烟度均显著下降，只是CO和HC的排放量有所升高．     

不同大气压力下B20生物柴油混合燃料对柴油机性能的影响

为研究大气压力变化对高压共轨柴油机掺烧生物柴油后发动机性能的影响规律,进行了81kPa、90kPa和100kPa三种大气压力下燃用纯柴油和B20混合燃料的对比试验研究.试验结果表明:气压从81kPa上升至100kPa时,动力性和经济性均获得改善,同燃用纯柴油相比,燃用B20混合燃料的排气温度降低,对中、低转速区域的动力性提升幅度和有效燃油消耗率的影响较大,对中、高转速区域动力性的提升幅度和有效燃油消耗率的影响相对较小;在相同气压下,燃用B20混合燃料的动力性比燃用纯柴油时下降1.7%~6.1%,有效燃油消耗率上升1.4%~6.9%.     

不同辛烷值汽油对增压直喷汽油机影响的研究

通过台架试验,在涡轮增压缸内直喷（T—GDI）汽油机上研究辛烷值对车用汽油机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明：高辛烷值汽油能够提高汽油机的动力性,97号汽油在2000r／min时的外特性指示平均有效压力相对于95号汽油升幅达4．07％;在试验工况下,燃用高辛烷值汽油能够改善发动机的燃油经济性,中等负荷时油耗率降幅较大,而低负荷和高负荷时油耗率的降幅都较小,转速为2000r／min,制动平均有效压力为0．9MPa时油耗率最大降幅达2：8％;燃用高辛烷值汽油对降低THC、CO和NOx排放不利,97号汽油与95号汽油相比,大负荷时CO和THC的排放明显增加,NOx排放受转速和负荷共同影响,97号汽油与95号汽油相比,中高转速时随着负荷的增大,NOx的排放明显增加。     

柴油掺烧地沟油的台架性能试验分析简

对发动机燃用地沟油生物柴油与石化柴油不同掺烧比的混合燃油时的性能进行了试验,分析了发动机在燃烧以不同掺烧比混合燃油时的动力性、燃油经济性和排放特性。结果表明：掺烧后发动机功率基本不变,油耗略有降低,排放的CO、CH化合物略有增加,NOx变化不明显,碳烟有所降低。     

城市公交车非常规气体排放特性研究

为了研究B5生物柴油在实际运行工况下的非常规气体排放特性,基于重型底盘测功机,采用CWTVC循环,对比研究了满足国Ⅴ排放标准的柴油公交车分别燃用京Ⅵ柴油和B5生物柴油在不同行驶工况下的非常规气体排放。结果表明:与京Ⅵ柴油相比,采用B5生物柴油,NH_3排放量平均降低37.84%,其中高速工况下NH_3排放量降低最明显,平均降低45.98%;SO_2排放量平均降低4.52%,但在高速工况下SO_2平均排放量有所升高,平均升高13.52%;HCHO排放量平均降低17.24%,其中在怠速工况下排放量降低最明显,平均降低19.95%;C_7H_8排放量平均降低22.57%,其中在中速工况下排放量降低最明显,平均降低24.15%。试验证明国Ⅴ样车在燃用B5生物柴油后的非常规气体排放均降低。     

增压中冷压燃式发动机燃用柴油醇的十三工况排放特性

在应用自行研制的助溶剂解决了乙醇与柴油相溶性问题的基础上,进行了增压中冷压燃式发动机燃用E10柴油醇十三工况排放特性的试验研究。结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用E10柴油醇的排放污染物HC、NOx、PM和SOF的比排放量有所增加,CO和DS的比排放量有所减少;中小负荷工况分担率的增加导致了多种排放污染物比排放量的增加;乙醇的高汽化潜热使缸内温度变低是比排放量增加的主要原因。提高中小负荷的进气温度可以适当提高缸内温度,从而降低CO、HC、PM和SOF的比排放量,但NOx比排放量会有所增加。     

Experimental Study on the Performance and Emission of Chinese Small Agricultural Diesel Engine Fuelled with Methanol/Biodiesel/DTBP

中国小型农用柴油机燃用甲醇/生物柴油/DTBP的性能与排放试验研究

李瑞娜^1,2,3,张亮¹,朱佳隆¹,华琰¹,王忠¹

（1、江苏大学汽车与交通工程学院,江苏 镇江212013;

2. 汽车测控与安全四川省重点实验室,成都 610039;

3. 四川省新能源汽车智能控制与仿真测试技术工程研究中心,成都 610039）

摘 要：

为了研究甲醇和生物柴油对小型农用柴油机性能、经济性和排放的影响,分析了甲醇和生物柴油的物理化学性质（十六烷值、低热值、粘度等）。甲醇和生物柴油的性质在一定程度上表现出良好的互补性。当在生物柴油中加入大量甲醇时,甲醇/生物柴油混合物的十六烷值将大幅度降低。由于混合燃料的十六烷值对柴油机的燃烧过程有很大影响,在对甲醇/生物柴油的混合比进行试验后,分别用5%（BM5）、10%（BM10）、15%（BM15）的甲醇添加到生物柴油中制备了混合燃料。选择过氧化二叔丁基（DTBP）作为十六烷值改进剂添加到甲醇/生物柴油混合物中。在BM15中分别加入0.25%、0.50%、0.75%的DTBP。在186FA柴油机上进行台架试验,研究了甲醇和DTBP对发动机性能和排放的影响。结果表明,在额定工况下,与生物柴油相比,BM5、BM10和BM15的NOx浓度分别降低了5.02%、33.85%和21.24%,烟度分别降低了5.56%、22.22%和55.56%,发动机功率降低了5.77%、14.23%和25.41%,比能耗提高了3.31%,7.78%和6.37%。在甲醇/生物柴油中添加DTBP可以将发动机功率恢复到柴油的水平。DTBP对降低比能耗、降低NOx、CO、HC浓度有较好的效果,但排气烟度略有增加。

关键词：甲醇、生物柴油、农用柴油机、燃烧、性能、排放

     

直喷柴油机燃用大豆油甲酯生物柴油的排放和燃烧特性

针对一台增压中冷直喷柴油机,在发动机的结构和参数不作变动和调整的条件下,研究了B0、B10、B20和B30四种不同低十六烷值大豆油甲酯生物柴油体积分数的混合燃料对发动机排放和燃烧特性的影响。研究结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机的动力性逐渐降低,使用B10时动力性变化不大,额定功率只下降1.2%;燃油消耗逐渐增加;CO、HC和碳烟排放降低,NOx排放增加,但增加的幅度较小;发动机缸内最高燃烧压力和放热率峰值逐渐降低,与其对应的相位逐渐推后,燃烧始点和燃烧终点逐渐延迟,滞燃期和燃烧持续期逐渐延长。     

车用柴油机三种代用燃料的性能分析

柴油机排放的尾气危害较为严重,为保护环境,最大程度地减少柴油机尾气污染,对柴油机代用燃料的研究已引起了关注.在柴油机众多的代用燃料中,以二甲醚、天然气和氢气为代表,分析了其作为柴油机代用燃料在燃烧特性、排放特性、动力性和经济性等方面的独特优势.结果表明,柴油机掺烧二甲醚在保证动力性的情况下,能同时降低NOx和碳烟排放;柴油机掺烧天然气能大幅减少碳烟排放,同时燃油经济性较好;柴油机掺烧氢气后碳烟排放较低,低负荷下能有效降低NOx排放,高负荷下NOx排放上升.     

柴油机缸内燃烧过程对羰基物排放的影响

采用生物柴油、柴油及其调合油进行柴油机台架试验,测量了缸内瞬变压力随曲轴转角的变化情况,通过放热规律计算,结合柴油机羰基物排放的测量结果,分析了缸内燃烧过程与羰基类污染物生成之间的内在关系。研究结果表明,预混燃烧阶段发生燃料氧化反应,形成甲醛、C7、C5、CO、C2H2等燃烧中间产物;随着负荷的增加,扩散燃烧期延长,成为羰基类燃烧中间产物再次氧化分解的主要阶段;随着负荷的增大,缸内温度、压力提高,滞燃期缩短,在高温、高压区域的滞留时间延长,羰基类污染物被再次氧化、转化几率增加;高负荷时,排气温度较高,有利于羰基类物质发生再次氧化。     

单燃料LPG多点喷射柴油机的热负荷控制

在原柴油机的基础上 ,采用进气道多点电控顺序喷射单一气体LPG闭环控制并加装三效催化器系统 ,通过多项试验得到了改造后发动机的热负荷变化规律 ,并有效地降低了热负荷。在ECU严格控制过量空气系数的情况下 ,使改造后的燃气发动机的动力性、经济性以及排放性等性能参数既满足预定目标 ,又能使其排放指标达到欧Ⅱ标准。     

柴油机电控喷射的发展

主要讲述了柴油机电控喷射的新技术．重点讨论了共轨式电控柴油高压喷射系统的新发展．经研究表明：共轨式电控柴油喷射系统在提高喷射压力、改善喷油速率、精确控制喷油正时、精确控制喷油量、降低燃料消耗、降低有害排放、降低噪声以及降低柴油机制造成本方面,与其它形式的电控柴油喷射系统相比较有明显的优势．     

轻卡发动机燃用柴油/DME双燃料的改装与试验研究

在对锡柴4DW93-84E3轻卡发动机进行改装的基础上进行了柴油/DME双燃料试验研究.结果表明:通过增加一套混合燃料供给子系统和改造原机柴油供给子系统,可使轻卡发动机改为柴油/二甲醚双燃料发动机.柴油/DME混合燃料的配制应采取正确的方法,以免混合燃料罐中出现浓度不均.燃烧双燃料时发动机动力性有所下降,但可有效降低排放,碳烟相比原机大幅降低,DME掺烧比低于20％的混合燃料能有效提高经济性.     

含氧添加剂对单缸柴油机性能影响的研究

在一台S1100型单缸柴油机上，通过在柴油中添加一定比例的乙醇、甲缩醛（DMM）、碳酸二甲脂（DMC）3种含氧添加剂，分别研究了在常用工况下含氧添加剂对柴油机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明，在牺牲少量动力性能的情况下，含氧混合燃料可以有效改善柴油机的经济性和排放，在大负荷下尤为明显。