F-T/PODE掺混燃料对混合动力柴油机起动特性的影响

基于单轴并联式混合动力试验平台,以0号柴油、煤基费托合成柴油（F-T柴油）和聚甲氧基二甲醚（PODE）为基础燃油,研究0号柴油、F-T柴油及F90P10（PODE体积分数为10%）和F80P20（PODE体积分数为20%）4种燃油在不同的起动瞬态变化条件下的燃烧和排放特性,分析F-T柴油/PODE掺混燃料对混合动力柴油机起动特性的影响．结果表明：与0号柴油相比,燃用F-T柴油时起动燃烧首循环的缸内压力、放热率和压力升高率峰值都有所降低,燃烧持续期增大;冷起动工况下,CO、NO_x排放峰值在24 V原机起动时分别降低42.3%和32.4%,800 r/min拖动起动时分别降低50.9%和55.0%,而碳烟峰值略有升高;热起动工况下,CO、NO_x和碳烟排放峰值在24 V原机起动时分别降低66.4%、64.5%和34.4%,800 r/min拖动起动时分别降低57.0%、48.6%和24.8%．与F-T柴油相比,随着PODE体积分数的增大,起动中CO和NO_x排放峰值略微增大,但碳烟排放大幅降低,弥补F-T柴油在冷起动时碳烟排放升...     

F-T柴油掺混含氧燃料对高压共轨柴油机性能的影响

在F-T柴油中分别掺混体积分数为10%的甲醇、聚甲氧基二甲醚(PODE)、碳酸二甲酯(DMC),制成3种含氧混合燃料,研究掺混含氧燃料对高压共轨柴油机性能的影响。结果表明:外特性下,相比于0#柴油,M10,P10和D10含氧混合燃料的输出转矩依次降低,动力性低于0#柴油;M10,P10和D10含氧混合燃料的有效燃油消耗率大于0#柴油,经济性降低。在2 000 r/min负荷特性下,相比于0#柴油,M10,P10和D10含氧混合燃料的碳烟分别降低了36.58%,65.76%和67.35%,NOX排放量分别降低了14.82%,11.57%和14.03%,CO排放量分别降低了30.08%,46.88%和38.34%,HC排放量有所升高。     

甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料燃烧特性与排放特性研究

选取煤基燃料F-T柴油和甲醇,并辅以生物柴油,配制成甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料,在未做调整的四缸增压中冷柴油机上进行试验研究。结果表明:混合燃料的燃烧放热率峰值、压力升高率峰值和缸内压力峰值均随混合燃料中生物柴油比例的增加而增加,且对应的相位延迟;外特性下燃用混合燃料时,碳烟、氮氧化物的排放量明显降低,在低转速下一氧化碳降低幅度较大,混合燃料对甲醛也有较大幅度的减排作用。     

柴油机燃用混合替代燃料的燃烧与排放特性

将生物柴油和F-T柴油(F-T diesel)进行掺混,并将其混合燃料应用于4100QBZL柴油机上.在未对原机做任何改动的情况下,研究了该机燃用不同体积配比混合燃料时的燃烧特性及NOx和碳烟排放性能.研究表明,与0#柴油相比,该机的预混燃烧放热峰值降低、扩散燃烧放热峰值升高、燃烧更柔和;NOx排放随着生物柴油掺混比例的增大而升高;碳烟排放显著下降,较0#柴油的降低幅度高达37%;低比例的混合燃料对NOx排放和碳烟排放的trade-off关系有明显改善.生物柴油与F-T柴油混合燃料宜在较低的生物柴油掺混比例范围内使用.     

F-T柴油掺混乙醇/正丁醇的排放试验研究

为了研究F-T柴油与乙醇/正丁醇形成的混合燃料的排放特性。文章根据混合燃料中氧质量分数相同的原则,配制了4种不同体积比的混合燃料,并按照八工况法进行试验。试验结果表明:与F-T柴油相比,燃用添加了乙醇/正丁醇的混合燃料能有效降低尾气烟度和NO_x的排放量,且尾气烟度与NO_x排放量的trade-off关系得到改善,但是,HC的排放量略有增加;中低负荷时,混合燃料的CO排放量均高于F-T柴油,高负荷时,混合燃料的CO排放量均低于F-T柴油;对比掺混不同醇类的混合燃料,乙醇/F-T柴油混合燃料降低NO_x和碳烟排放量的效果更明显。     

柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时的性能与排放研究

开展了直喷式柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时性能与排放的研究,试验用燃料为O号柴油、含25%和50%F-T柴油的混合燃料以及100%F-T柴油.结果表明,在相同工况下,随着混合燃料中F-T柴油比例的增加,滞燃期缩短,预混燃烧放热峰值降低,扩散燃烧放热峰值增大,最高燃烧压力略微降低,发动机的燃油消耗率和有效热效率得到改善.在负荷特性上,发动机的CO2、HC、CO、NOx和碳烟排放随着F-T柴油的加入而降低,其中CO和碳烟在中高负荷时降低幅度最为显著.当F-T柴油掺混比例由0增至25%时,碳烟排放降低效果最为明显,此后随着F-T柴油的继续增加,碳烟排放降低幅度减少.     

柴油机燃用煤基含氧混合燃料的燃烧及排放特性

在F-T柴油中添加不同比例的丁醇、生物柴油燃料,并与0#柴油做了燃烧及排放特性的对比研究。研究结果表明:混合燃料的预混合燃烧期、扩散燃烧期、缸压峰值与放热率峰值均介于0#柴油与F-T柴油之间;相对于0#柴油,混合燃料燃烧始点提前,CA50增加,燃烧放热中心向后推迟,燃烧放热率第一峰值降低;所在相位提前,预混合燃烧放热量降低,有利于降低燃烧过程的最高温度,实现低温燃烧,第二峰值升高,扩散燃烧所占比重增加;在转速为2 000 r/min时,混合燃料(N10,N20和N10B10)的NOx排放量较0#柴油分别降低了23.40%,26.95%和23.25%,其中主要是NO的降低,NO2的排放量因为低温燃烧反而略有上升;外特性下,碳烟排放量较0#柴油分别平均降低71.47%,77.16%,68.80%。     

柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时的性能与排放

开展了直喷式柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时性能与排放的研究,试验用燃料为0号柴油、含25%和50%F-T柴油的混合燃料以及100%F-T柴油。结果表明,在相同工况下,随着混合燃料中F-T柴油比例的增加,滞燃期缩短,预混燃烧放热峰值降低,扩散燃烧放热峰值增大,最高燃烧压力略微降低,发动机的燃油消耗率和有效热效率得到改善。在负荷特性上,发动机的CO_2、HC、CO、NO_x和碳烟排放随着F-T柴油的加入而降低,其中CO和碳烟在中高负荷时降低幅度最为显著。当F-T柴油掺混比例由0增至25%时,碳烟排放降低效果最为明显,此后随着F-T柴油的继续增加,碳烟排放降低幅度减少。     

三元煤基混合燃料在防爆柴油机上的燃烧排放特性研究

为改善防爆柴油机的燃烧排放特性,以CY25型柴油机为研究对象,探究其在不同工况下燃用混合燃料(混合燃料中F-T柴油、聚甲氧基二甲醚、甲醇的体积分数分别为14.3%,71.4%,9.5%)时的燃烧排放特性。试验结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用混合燃料时,随着压缩比的增大,燃烧压力的最大增幅为14.3%,最大压力升高率的降幅为27.7%,瞬时放热率的最大降幅为32.3%;在高速、高负荷工况下,缸内燃烧温度与压缩比呈正相关;碳烟排放量随压缩比和负荷的增大而增加,压缩比为17时的碳烟排放量是压缩比为15时的2倍。     

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.     

PODE掺混和喷油参数对柴油机燃烧排放特性影响

在一台增压4缸直喷柴油机上开展了不同聚甲基二甲醚(PODE)掺混比例和喷油参数对柴油机燃烧和排放特性影响的试验.测试燃料包括纯柴油(PD0)、两种柴油/PODE混合燃料分别为PD20(PODE体积分数为20%)和PD30(PODE体积分数为30%).结果表明:随着喷油时刻的推迟,3种燃料缸内压力峰值降低,放热率峰值增加,燃油消耗率增加,热效率下降,CO和HC排放增加,NOx排放减小,颗粒物质量浓度降低,数量浓度先降低后升高;随喷油压力的增加,3种燃料缸内压力和放热率峰值增加,CO和HC排放减小,NOx排放增加,颗粒物数浓度和质量浓度下降.喷油时刻推迟和喷油压力增加都会使PD0的烟度排放明显减少,但对PD20和PD30的烟度排放影响比较小.随着PODE比例增加,热效率提高,但燃油消耗率上升,CO、HC和烟度排放下降,NOx排放小幅增加,颗粒物数浓度和质量浓度显著降低.     

燃用F-T柴油/甲醇微乳化燃料对柴油机排放特性影响

在某增压柴油机上分别燃用0~#柴油、F-T柴油和三种不同配比的F-T柴油/甲醇微乳化燃料(简称FT微乳化燃料),分析了其燃烧排放特性,试验中柴油机结构和参数未进行调整。研究结果表明:相比于0~#柴油,燃用FT微乳化燃料缸内压力下降,放热率峰值降低。FT微乳化燃料有效降低了CO、NO_x和碳烟等常规排放,平均降幅范围分别为20%~40%、25%~27%和65%~97%。非常规排放中未燃甲醇排放随着燃料中甲醇比例的增加而增加,随着负荷增大而降低;甲醛排放均较0~#柴油有所增加,随负荷变化趋势与未燃甲醇相同,但并未与燃料中甲醇含量形成线性相关。     

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.     

甲醇-柴油混合燃料对发动机燃烧及排放特性的影响

在一台YTR3105直喷式柴油机上进行了小比例甲醇-柴油混合燃料发动机的燃烧及排放特性试验研究。结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,随着甲醇含量的增加,燃料着火延迟相应增大,使得燃烧过程向上止点后移动。混合燃料的滞燃期比柴油长,预混燃烧放热率峰值增大,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力和压力升高率增加。与纯柴油相比,甲醇-柴油混合燃料HC排放有所升高,但NOx和碳烟排放降低。大负荷时,CO排放显著下降。     

氧体积分数对低十六烷值混合燃料燃烧特性影响

在一台转速为1 600,r/min、喷油量为21,mg/cyc的4缸增压直喷式柴油机上,进行不同进气氧体积分数对正丁醇/汽油/柴油混合燃料低温燃烧方式燃烧和排放性能影响的试验.结果表明:对于纯柴油和掺混30%,汽油、30%,正丁醇和15%,正丁醇+15%,汽油的混合燃料,降低进气氧体积分数,缸内压力和缸内平均温度迅速下降,放热率始点推迟,滞燃期延长,当量燃油消耗率增加,NO_x排放大幅降低,CO排放增加.在进气氧体积分数较高(大于19%,)时,碳烟(soot)排放变化较小,进一步降低进气氧体积分数,soot排放急剧增加.在相同的进气氧体积分数下,掺混30%,汽油、15%,正丁醇+15%,汽油和30%,正丁醇的混合燃料与纯柴油相比,放热率峰值依次升高,滞燃期依次延长,NO_x排放无明显变化,CO排放增加,而soot排放大幅度降低.     

EHN添加对柴油-正丁醇混合燃料燃烧和排放特性的影响

在柴油-正丁醇混合燃料(正丁醇体积含量为40%)中添加了2%的硝酸异辛脂(EHN),并与柴油、柴油-正丁醇燃料做了燃烧和排放特性的对比。研究结果表明:EHN的添加可缩短滞燃期,降低缸内最高燃烧压力,燃烧噪声与纯柴油达到同一水平。在高废气再循环(EGR)率下,NOx排放增加,NO2所占比例升高。和纯柴油相比,碳烟排放峰值降低了80%,即EHN添加解决了低十六烷值含氧燃料在压燃发动机上的燃烧噪声和碳烟排放这一新的矛盾。EHN添加对CO和THC排放影响的规律相似,高EGR率时CO和THC排放都增加,且CH4比例急剧升高。     

甲醇质量比对防爆柴油机预混合引燃模式燃烧特性的影响

针对甲醇、聚甲氧基二甲醚和F-T柴油的各自优势,为提高能量转化效率,在改造后的CY25防爆柴油机上研究甲醇质量比对甲醇/聚甲氧基二甲醚、甲醇/F-T柴油预混合引燃模式燃烧特性的影响。研究结果表明:随着甲醇质量比的增加,甲醇/聚甲氧基二甲醚燃烧模式的比油耗增大,有效热效率降低;在甲醇质量比小于60%时,随着甲醇质量比的增加,甲醇/F-T柴油燃烧模式的比油耗减少,有效热效率升高;随着甲醇质量比的增加,两种预混合引燃模式的燃烧相位均后移,与单燃料原机燃烧模式相比,甲醇/聚甲氧基二甲醚燃烧模式下的缸内压力峰值和瞬时放热率峰值的最大升幅分别为9.5%和142%,甲醇/F-T柴油燃烧模式下的缸内压力峰值和瞬时放热率峰值的最大升幅分别4.24%和99.7%。     

柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料的燃烧特性

根据实测的喷油器针阀升程和示功图,开展了直喷式柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时燃烧特性的研究．试验用燃料为0号柴油、含25%和50%F-T柴油的混合燃料以及100%F-T柴油．结果表明,在相同工况下,随着混合燃料中F-T柴油比例的增加,喷油延迟角增大,而喷油持续期变化不大．滞燃期随着F-T柴油比例的增加而缩短,其中当F-T柴油的比例由0增至25%时,滞燃期缩短最为明显,此后进一步增加F-T柴油的比例,滞燃期缩短幅度减小．随着混合燃料中F-T柴油比例的增加,预混燃烧放热峰值降低,扩散燃烧放热峰值增大,燃烧持续期略有延长,缸内最高燃烧压力和气体最高平均温度降低,最大压力升高率显著下降,发动机的燃烧噪音和机械损失减小,有效燃油消耗率和有效热效率得到改善．     

多次喷射策略对正戊醇-柴油混合燃料燃烧及有害排放影响的模拟研究

为了揭示含氧燃料与喷油策略耦合对发动机燃烧、性能和排放特性影响的机制,基于三维仿真软件CONVERGE,耦合化学反应动力学机理,研究了正戊醇—柴油混合燃料在不同喷射策略下燃烧与有害排放物的生成过程。结果表明,正戊醇促进了燃烧过程,燃用正戊醇—柴油混合燃料时,缸内最高燃烧压力和燃烧放热峰值增大,发动机平均指示压力（indicated mean effective pressure,IMEP）升高,CO、总碳氢化合物（total hydrocarbons,THC）和碳烟排放降低,但NOx排放升高。采用大比例预喷射策略可以促进主喷燃烧过程,提高缸内温度,增大IMEP,但导致CO及THC排放升高,而小预喷间隔会导致碳烟排放增加。后喷射策略导致发动机IMEP降低,但可以降低NOx排放。在小后喷间隔下碳烟排放显著降低,但在大后喷间隔下碳烟排放明显升高。研究表明,正戊醇柴油混合燃料采用大预喷间隔及小后喷间隔的3次喷油策略,能够获得最高的IMEP及最低的有害物排放。