柴油机燃烧甲醇—柴油混合燃料的试验研究

在２１３５Ｇ柴油机上，采用多孔喷油器的传统燃烧方式，分别对不同配比的甲醇柴油机械混合燃料进行了性能试验，取得了良好的经济性、动力性和排烟特性。分析了掺烧甲醇后柴油机的燃烧规律及影响燃烧过程和发动机性能的主要因素。     

十六烷值改进剂对柴油/甲醇混合燃料燃烧特性的影响

采用常规商业柴油、分析级无水甲醇和助溶剂配制了均匀混合的柴油／甲醇燃料，在TY1100单缸、水冷、直喷柴油机上对添加了十六烷值改进剂后的柴油/甲醇混合燃料的燃烧特性进行了试验研究，试验表明：与柴油相比，柴油／甲醇混合燃料燃烧的滞燃期延长，缸内最大气体压力增加；加入十六烷值改进剂后，柴油／甲醇混合燃料的滞燃期明显缩短，大负荷时的缸内最大气体压力减小。     

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置，采用柴油引燃甲醇方式，开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明：在相同的平均有效压力和转速下，随着引燃油量的减少，双燃料燃烧的滞燃期延长，主燃期缩短，缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，燃油经济性改善；提高转速和增大供油提前角，最大放热率和最大压力均增加．     

柴油-甲醇组合燃烧电控系统的控制策略

介绍了柴油-甲醇组合燃烧发动机的控制策略,阐述了电控单元如何采用MAP插值运算方法对甲醇喷射量进行精确控制．通过台架试验和整车道路试验对控制策略进行了验证．道路试验结果表明,组合燃烧甲醇对柴油替换比仅为1．67,替代率达到了36％,整车燃油经济性得到了大幅度的提高．同时,整车的动力性也有一定提高．     

柴油/甲醇/水三元乳化燃料及其燃烧特性分析

本文介绍了甲醇燃料在柴油机上的使用方案和特点．并在直喷式柴油机上对柴油／甲醇／水三元乳化燃料的燃烧特性进片了试验研究和理论分析．     

柴油-甲醇组合燃烧碳烟排放模型

采用柴油-甲醇组合燃烧模式可以大幅度降低柴油机碳烟排放．由于组合燃烧模式碳烟排放机理与传统柴油机不同,因此对采用组合燃烧的柴油机进行性能预测,需要建立新的碳烟排放模型．在试验研究的基础上对广安博之的两步碳烟排放模型进行修正,提出了一个新的碳烟生成模型．该模型考虑到了甲醇对碳烟生成的影响．模拟结果与试验结果对比分析表明,该模型计算结果与实测结果一致性良好,能够用来预测柴油一甲醇组合燃烧发动机的碳烟排放．     

甲醇/F-T柴油预混燃烧的数值模拟

应用CHEMKIN-PRO化学动力学软件,构建甲醇/F-T(Fischer-Tropsch)柴油表征燃料-燃烧简化动力学机理(包含101种组分,692个基元反应).利用反射激波管模型模拟甲醇/F-T柴油在柴油机预混燃烧时的燃烧状况,探讨了在不同初始预混燃烧条件和不同甲醇掺混比下甲醇/F-T柴油的燃烧特性.模拟结果表明:初始温度和初始压力的增加都会加快各燃烧反应速率,但初始压力的增加会促进混合燃料完全燃烧,而初始温度的增加会抑制混合燃料完全燃烧;当量比的增加会抑制氧基生成,同时促进氢基的生成,对混合燃料的燃烧反应起抑制作用;随着甲醇掺混比的增加,F-T柴油的消耗速率和中间自由基的生成速率降低,抑制混合燃料的燃烧,氢基的消耗敏感性降低,而羟基和氧基的生成敏感性降低.     

柴油机生物柴油-甲醇混合燃料燃烧与排放特性

分别在100mL生物柴油（M0燃料）中添加10mL甲醇、20mL甲醇与12mL油酸,经过相关处理后形成新的微乳化燃料M10燃料与M20燃料。以台架试验与排放分析法为基础,当发动机转速点为1 500r/min、平均有效压力分别为0.088 9、0.177 0、0.266 0、0.354 0、0.443 0、0.531 0MPa时,分别对3种燃料的燃烧特性与排放特性进行了试验研究。试验结果表明：与M0燃料相比,M10燃料与M20燃料的滞燃期延长,燃烧持续期缩短,3种燃料的最大滞燃期分别为6°、7°、8°;M10燃料与M20燃料的峰值压力、峰值压力升高率以及峰值燃烧放热率均增大,3种燃料的最大峰值压力升高率分别为1.236、1.377、1.280MPa/（°）,3种燃料的最大峰值燃烧放热率分别为0.280、0.281、0.297kJ/（°）;M10燃料与M20燃料的HC、CO与碳烟排放均降低;NOx排放没有明显变化。     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性

分析了柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性和放热规律,研究了相同十六烷值条件下混合燃料中含氧量对燃烧特性和放热过程的影响,为柴油机燃用含氧混合燃料提供理论指导和试验依据.研究结果表明:十六烷值改进剂(亚硝酸异戊酯)的体积分数为0.2%时,可使其着火性能与乙醇的体积分数减小10%时的水平相当.当保持十六烷值不变,混合燃料中氧的质量分数提高3.6%,扩散燃烧期和总燃期的曲轴转角平均缩短0.8°,中高负荷放热率曲线型心位置的曲轴转角向上止点平均靠近0.25°,可以认为,试验结果反映了混合燃料含氧量对燃烧的影响.     

柴油机进气预混甲醇降低碳烟与NOx排放的试验研究

介绍了在发动机进气系统加入不同预混量甲醇对柴油机碳烟和NOx排放的影响.采用一种组合燃烧模式,该模式是指低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇.试验在一台改装的喷醇发动机上进行.与原柴油机性能进行的对比表明,采用组合燃烧方式的喷醇发动机的碳烟、NOx排放以及经济性明显优于原柴油机.同样工况下碳烟和NOx排放分别可以减少40%和15%以上,同时燃料消耗率也有大幅度改善.     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时燃烧特性的研究

根据实测的喷油器针阀升程和示功图，对一台单缸、直喷式柴油机燃用Fischer—Tropsch（F—T）柴油时的燃烧放热规律进行了计算，并系统分析了其燃烧特性．研究结果表明：与0号柴油相比，F—T柴油的喷油延迟角和喷油持续期稍长，滞燃期平均缩短了18．7％，预混燃烧放热峰值平均降低了26．8％，扩散燃烧放热峰值较高，快速燃烧期较短，燃烧持续期相当；燃用F—T柴油时的最高燃烧压力略低，最大压力升高率显著降低，燃烧噪声和机械损失较小，有效燃油消耗率和有效热效率得到了改善．     

滞燃期对F-T柴油机的性能影响分析

为分析滞燃期参数对柴油机的性能影响规律,本文对比研究了某型增压中冷柴油机燃用0#柴油、F-T柴油以及二者不同掺混比例的燃油时,在不同工况下燃烧最高压力、最高压力升高率、排气温度以及油耗率随滞燃期的变化规律。结果表明：在同一种工况下随着F-T掺混比例的增加,滞燃期缩短,F-T较0#柴油最高降幅35%;最高燃烧压力降低、降低幅度2.1%～6.3%;压力升高率上升缓慢;排气温度有升高趋势,最大增幅为8.4%;燃油经济性小幅增加。     

甲醇柴油双燃料发动机甲醇掺烧比例的正交试验研究

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇双燃料工作模式,开展了甲醇柴油双燃料发动机进气预混甲醇掺烧比例的正交试验,对能耗及排放约束条件下的甲醇掺烧比例进行了研究.结果表明:在正交试验范围内各种工况下,发动机按最低能耗率要求得到的最佳甲醇掺烧比例为55%~60%;以降低烟度为需求目标,并以一定的能耗率作为约束时,大部分工况下得到的最佳甲醇掺烧比例为50%以上,受发动机压力升高率的限制,掺烧比例不宜超过70%.     

甲醇与汽油作内燃机燃料的比较

从热效应、抗爆性、排放物及安全比较、热值、蒸汽压及低温性质、腐蚀性及对橡胶材料的溶胀性等方面,对甲醇和汽油的燃料性质进行了比较,并对甲醇的应用前景做出预测。     

煤基混合燃料对发动机燃烧及振动特性的影响

以Fischer-Tropsch(F-T)柴油为基础油,配以10%体积比的甲醇、丁醇混合燃料,在4100QBZL增压中冷柴油机上进行试验,就煤基混合燃料对柴油机的燃烧过程及振动特性的影响进行研究。研究表明:柴油机燃用F-T柴油、甲醇/F-T及丁醇/F-T燃料时,比0#柴油滞燃期缩短,燃烧始点提前,放热率曲线的第一个峰值点低,同时相位提前,第二个峰值点与0#柴油基本相当,混合燃料燃烧、放热更加柔和;混合燃料的压力升高率曲线的峰值明显低于0#柴油,工作更加柔和;燃用混合燃料时,因燃烧引起的柴油机气缸盖振动明显小于燃用0#柴油,但是燃用混合燃料时对气缸盖的冲击作用高于0#柴油。     

大功率车用柴油机燃用航空煤油的燃烧仿真研究

建立了大功率车用柴油机燃用柴油和航空煤油的缸内燃烧模型。该模型利用喷雾试验结果对KH-RT破碎子模型进行了标定,同时耦合了燃油的化学反应动力学机理,具有较高的仿真精度。计算结果表明:相比柴油,柴油机燃用航空煤油喷雾破碎过程中雾化质量提高;燃烧过程中缸内滞燃期缩短,放热率峰值下降,缸内机械负荷及热负荷均得到缓解;柴油机燃用航空煤油在标定工况点相比燃用柴油功率下降5.8%,油耗率相当。     

余热气化甲醇燃料对内燃机性能的影响

提出了采用内燃机废气余热气化甲醇,并将该方案同时应用在自然吸气和增压发动机上.通过将这两种方案与原汽油机进行对比,预测这两种方案对发动机动力性和经济性的改善潜力.结果表明:甲醇蒸汽发动机在外特性下功率较原汽油机最大下降了7.1%,热效率最大提高了3.0个百分点;增压后,动力性和经济性较原汽油机和甲醇蒸汽发动机都有较大提高,当增压压力为0.15MPa时热效率较原汽油机最大可提高4.0个百分点,表明余热气化甲醇在内燃机上具有较好的节能潜力.     

用改进的多区模型计算柴油机中的燃烧和排放

在广安博之直喷式柴油机多区燃烧模型的基础上,改进了燃油雾滴的运动和蒸发模型,以及碳烟的生成与氧化模型,增加了缸内挤流和涡流模型、油滴碰壁和反弹模型,计算结果表明,改进后的油束运动模型比原模型更加合理,较好地解决了空气卷吸问题,在不同转速和负菏工况下均能获得令人满意的精度,能够反映缸内与各区内的燃烧与排放物生成情况,用改进的多区模型可以较好地研究直喷式柴油机的工作过程及其排放。     

重型车用柴油机植物油代用燃料试验

针对重型车辆作业中燃料可能出现短缺的问题,对三种植物油代用燃料的主要理化性质进行测试分析;并在150 mm缸径单缸柴油机台架上试验研究柴油机燃用植物油代用燃料的缸内燃烧及发动机性能变化状况。结果表明:常温条件下,两种食用油的运动黏度分别是柴油的14倍和17倍,而十六烷值仅为柴油的64%和73%;生物柴油十六烷值较高,着火性能好,但密度、黏度较高。植物油代用燃料运动黏度值在20～40℃温度区间内变化显著,在40～60℃区间内变化减缓。在标定工况下,单缸机燃用植物油代用燃料相比燃用柴油的缸压峰值下降,燃烧始点提前,放热持续期增长,最大压升率下降。在最大扭矩工况下,单缸机燃用植物油代用燃料燃烧始点推迟,预混合放热峰值较高,放热更加剧烈,最大压升率上升。单缸机在两种工况下燃用生物柴油的排温相比燃用柴油分别下降了13℃和19℃,燃用两种食用油的排温与柴油基本相当。柴油机燃用植物油代用燃料的最大功率及扭矩相比柴油下降,油耗率上升。其中,单缸机在标定工况下燃用生物柴油的功率降幅为7.78%,油耗率上升15.2%,变化最为显著。