空燃比对柴油/丙烷混合燃料发动机燃烧和排放的影响

在单缸直喷式柴油机上,研究了燃用柴油和柴油/丙烷混合燃料时,空燃比对发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明:发动机转速一定时,燃烧持续期随空燃比和丙烷比例的增加而缩短;缸内最高燃烧压力随空燃比的增大而减小,随丙烷比例的增加而增大;NOx和碳烟排放随空燃比的增大而降低,HC排放在小空燃比时随空燃比的减小而大幅度增加,而在大空燃比时随空燃比的增大而稍有增加;在小空燃比时CO排放随空燃比的减小而增加,在大空燃比时变化不大;燃用柴油/丙烷混合燃料可同时降低CO、HC和碳烟排放,但NOx排放增加。     

正丁醚/柴油混合燃料在单缸柴油机中的燃烧与排放特性研究

基于一台单缸压燃式发动机,研究了正丁醚（di-n-butyl ether, DnBE）/柴油混合燃料的燃烧与排放特性,并与纯柴油的试验结果进行了对比。分别采用平均指示有效压力（indicated mean effective pressure, IMEP）即发动机负荷0.55 MPa、0.65 MPa、0.75 MPa,废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）率0%、15%、30%,喷油正时上止点后-15°、-10°、-5°、0°及正丁醚掺混体积比20%、40%,综合评估了正丁醚/柴油混合燃料在不同发动机运行工况下的特性。台架试验结果表明：相比于纯柴油,正丁醚的添加使得缸内压力上升相位及放热开始时刻提前,并且在30% EGR率工况下更加明显。在所有测试工况下,正丁醚/柴油混合燃料的预混燃烧比例均小于纯柴油,且第一阶段放热率峰值更低。由于十六烷值的差异,40%正丁醚/柴油混合燃料的着火延迟时间与燃烧持续期更短且燃烧重心更早,表明其具有更快的燃烧速率。试验发现大比例正丁醚/柴油混合燃料的燃烧等容度更高,指示热效率高于纯柴油。此外,添加正丁醚后尾气中的NO_x与碳烟排放都会降低,而提高EGR率或推迟喷油均能有效减少NO_x的生成。综合而言,添加正丁醚可以有效缓解柴油机中NO_x排放、碳烟排放与指示热效率之间的权衡关系。     

氨-丙烷混合燃料降碳燃烧的排放特性

为降低燃料体系的碳排放,在锅炉实验系统中探究了用氨代替部分丙烷后的排放情况.结果表明,氨至少能替代摩尔分数为35%的丙烷进行燃烧供热;在富燃料燃烧条件下,当掺氨摩尔分数为35%时NO浓度比纯丙烷燃烧降低49%,CO浓度降低37.9%.因此,与纯丙烷燃烧相比,在一定的进料条件下,以氨作为丙烷补充燃料不仅显著降低CO2排放量,还能同时降低CO与NO排放浓度.掺氨燃烧后烟气中氧含量和烟气温度也为将来评价氨燃料的燃烬程度和低碳型锅炉的热效率提供参考数据.     

可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性试验

利用高速摄影仪研究了可控热氛围下柴油/丙烷混合燃料低压喷雾及自燃特性,首先对混合燃料喷雾发展过程进行了研究,归纳出了喷雾贯穿距及锥角随时间的变化规律,在此基础上应用可控热氛围燃烧器,对混合燃料喷雾自燃特性进行了研究.结果表明:混合燃料喷雾形态相比柴油更加宽而短,随着混合燃料中丙烷含量的增加,喷雾贯穿距逐渐缩短,喷雾锥角增大.混合燃料喷雾着火延迟期表现出多阶段的变化规律,在较低的协流温度下,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期显著增大;而随着协流温度和丙烷比例的增加,使得喷雾着火延迟期先减小后增加;协流温度继续增大后,随着丙烷比例的增加,喷雾着火延迟期单调减小.混合燃料喷雾火焰起升高度变化规律与着火延迟期随协流温度变化规律相类似,即较长的着火延迟期对应较高的起升高度,而较短的着火延迟期对应较低的起升高度.     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性及排放特性的试验研究

在一台YC4112ZLQ增压柴油机上进行了不加任何助溶剂和着火改进剂的情况下,无水乙醇与柴油混合对柴油机燃烧过程影响的研究。试验结果表明,随着混合燃料中乙醇比例的提高,滞燃期延长,放热峰值增大,缸内最大爆发压力和最大压力升高率升高。与柴油相比,E10和E20有效热效率与原机相当,E30在高速大负荷工况热效率降低,NOx和碳烟排放明显降低;但HC和CO排放随着混合燃料中乙醇比例的增大,发动机转速为1500 r／min时,HC排放和CO排放均降低,发动机转速为2300 r／min时,HC排放和CO排放均有所升高。     

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响，测录了掺甲醇量分别为10％、15％、20％混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能，并通过对结果的比较，分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因，采用等过量空气系数法确定试验工况，以保证在同样的燃烧条件下进行比较，结果表明：在等转速和等过量空气系数条件下，加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性，具有较高的燃烧热效率；烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降，掺甲醇使NOx排放升高，并在掺醇量为10％～15％时达到最大值。     

DME/柴油混合燃料HCCI燃烧与排放特性的试验研究

在单缸柴油机上采用轴针式喷嘴进气道燃油喷射方式,开展了二甲醚(DME)/柴油混合燃料预混均质压燃(HCCI)燃烧及其排放特性的试验研究,探讨了喷油嘴启喷压力、进气温度以及进气掺混不同比例CO2对混合气制备率和发动机性能的影响.结果表明:低沸点液相DME在进气道喷射过程中所具有的闪急沸腾效应,可有效强化柴油/DME混合燃料的雾化与蒸发,减少燃油撞击壁面而出现的进气歧管壁湿现象,从而改善柴油HCCI发动机均质混合气的形成与燃烧,拓宽发动机的运行工况范围.进气掺混0~30%的CO2能使HCCI发动机的正常工作范围从0.32MPa提高到0.5MPa,实现高负荷工况下同时降低NOx和碳烟的排放,但CO和未燃HC排放有所增加.     

乙醇/柴油/甲酯混合燃料的燃烧与排放特性

对燃料甲酯作为乙醇／柴油混合燃料助溶剂的可行性进行了研究,并对比了柴油机分别使用柴油、乙醇／柴油／甲酯混合燃料、乙醇／甲酯混合燃料和纯甲酯燃料时的燃烧与排放特性。结果表明,燃料甲酯可用作乙醇／柴油的助溶剂。与原机相比,含氧燃料可以大幅度降低柴油机在中高负荷时的烟度,其中E30M70燃料的烟度最小。但当使用含有乙醇的混合燃料时,着火延迟,THC排放增加,且在中高负荷时的压力升高率大,NOx排放较高。     

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.     

供油提前角对柴油/水煤浆混合燃料燃烧排放性能的影响

通过柴油机台架试验,分析了供油提前角变化对柴油/水煤浆混合燃料燃烧排放的影响.试验结果表明:当供油提前角调定为18 ℃A时,柴油/水煤浆混合燃料的有效燃油消耗率降低,热效率升高,燃烧持续期最短,增加或减少供油提前角都将延长燃烧持续期;供油提前角变化对柴油/水煤浆混合燃料的排放有较大影响,逐步增大供油提前角(由17到18 ℃A,再到19 ℃A),混合燃烧的烟度排放降低,Nox的排放先降低再升高,CO的排放先升高再降低,HC排放升高.     

可控掺水燃烧降低柴油机排放的燃烧分析

在1135柴油机上进行掺水比例可控的燃油乳化的试验研究,使用自制的一套不需加乳化剂的在线乳化装置进行了台架试验,找出不同负荷下油耗、NOx和碳烟排放随掺水比例增加的变化规律,并从燃烧特性方面对降低排放的原因作了分析。燃烧分析说明：掺水比例可变的在线乳化燃油燃烧特性和乳化油基本一致;掺水比例随负荷变化,能够实现小负荷时工作稳定,大负荷时大幅度降低NOx和碳烟排放。     

车用增压二甲醚发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台D6114ZLQB柴油机上进行了燃用二甲醚（DME）的燃烧和排放特性的试验研究。研究结果表明：二甲醚发动机的外特性转矩特别是低速转矩比柴油机高;二甲醚喷油延迟角比柴油大,最高爆发压力、最大压力升高率、燃烧噪声比柴油低;二甲醚扩散燃烧速率比柴油快,燃烧持续期比柴油短。和柴油机相比,二甲醚发动机的NO,排放显著下降,其欧洲稳态测试循环（ESC的NOx排放比原柴油机降低41．6％;二甲醚发动机在全工况范围内碳烟排放为零。     

柴油机掺烧DMM的燃烧和排放性能影响研究

研究了柴油掺混不同比例二甲氧基甲烷(0～50%DMM)对柴油机燃烧和排放性能的影响.结果表明,在发动机燃油和燃烧系统不作变动的条件下,随着二甲氧基甲烷在柴油中添加比例的增加,排气烟度逐步下降,有效燃油消耗率有所增加,但折算成当量柴油的有效燃油消耗率降低,热效率增加.同一工况下,发动机排气碳烟和CO排放随二甲氧基甲烷的加入而降低,NOx则无明显的上升,HC排放随着二甲氧基甲烷的增加略有增加.混合燃料的放热规律与纯柴油相比预混燃烧量增加,扩散燃烧速率加快,发动机最高燃烧压力、放热率偏高.柴油掺混30%DMM的混合燃料能够取得较好的燃油经济性和排放水平.     

直喷式柴油机燃用生物柴油燃烧特性的研究

研究了柴油机燃用0#柴油和生物柴油的燃烧放热规律。通过对燃烧特征参数的计算分析,发现生物柴油的燃烧始点有所提前,滞燃期缩短;燃烧初期放热尖峰出现时刻对应的曲轴转角有所提前,瞬时放热率峰值下降;燃烧持续期延长。同时还比较了柴油机燃用生物柴油和0#柴油的经济性和排放特性,发现燃油消耗率上升12％左右,而各种排放污染物除NOx略有上升外,CO、HC和颗粒物(PM)均显著下降。     

球型燃烧室柴油机燃烧过程的研究

通过对球型燃烧室柴油机燃烧机理的分析，针对４９５Ａ型柴油机，利用正交试验，在尽可能小的变动范围对该机供油系统某些参数作适当调整，以期改善柴油机的经济性。实践证明，改进后的同消耗率在标定和最大扭矩两工况下的均减少６．８ｇ／（ｋＷ．ｈ）左右 ，外特性油耗曲线趋于平坦，同时降低了低转速下的烟度。此外，还对其燃烧特性进行了分析讨论，给韦伯特性参数，为预测同类发动机性能和工作循环计算提供参考。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加，预混燃烧阶段的放热率增加，扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加，此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小，总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点；高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加，而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6％时，缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加；进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。     

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。