直接用植物油做柴油机燃料的研究

当前,国内外用植物油做农业动力代用燃料的研究相当活跃。本文根据作者多年来的大量试验研究,就植物油做燃料的理化特性,它在燃烧室中的燃料过程,直接使用植物油做燃料对各型柴油机的适应性,各种植物油的短期性能试验和用菜籽油进行的长期试验作一简要介绍。并对植物油燃料的前景进行了粗浅的分析。     

植物油燃料及其在发动机上的应用

从分析植物油的主要物性参数出发,探讨了植物油作为代用燃料在压燃式发动机上使用的可行性及发动机对植物油燃料的适应性。对发动机燃用植物油时工作过程的有效组织进行了简要分析。在发动机上使用植物油,是借助于植物间接利用太阳能的重要途径;植物油燃料作为一种生态能源,在缓解能源危机和环境污染方面有着极其重要的作用;大规模生产植物油燃料,是未来农业工程的一项新课题。     

甲醇柴油与生物柴油醛酮类排放物的研究

为了解使用甲醇柴油或生物柴油时醛酮类物质非常规排放的情况,该文利用高效液相色谱仪和热脱附气相色谱质谱联用仪,分析比较了3种燃料(柴油、生物柴油、甲醇柴油)的14种醛酮类排放物的排放特性。研究结果表明:与柴油相比,柴油机燃用2种代用燃料的非常规排放有较大变化,表现为1)醛酮类排放物总比排放量均有大幅上升,在标定功率工况下,甲醇柴油醛酮类排放物比柴油升高144.6%,生物柴油醛酮类排放物比柴油排放升高67.5%;2)在所测试工况下,甲醛在2种代用燃料的醛酮类排放物中仍占有最大比例,占醛酮类排放物35.3%以上;3)随着转速升高或负荷减少,代用燃料的醛酮类排放物增加。该研究对建立醛酮类排放物标准,满足环保节能要求,合理应用代用燃料具有重要的参考价值。     

棉籽油与柴油混合作柴油机代用燃料的研究

为探讨棉籽油与柴油混合作柴油机代用燃料的可能性,通过试验建立了不同配比的混合油主要性能与棉籽油含量之间的数学模型,进行了发动机台架和生产试验以研究棉—柴混合油对发动机动力性、经济性、有效效率的影响,经对发动机主要零部件磨损情况进行综合分析,得出棉—柴混合油可作为柴油机代用燃料的结论。     

废食用油转化成柴油机替代燃料的试验研究

食用植物油是通过植物生产转化太阳能而形成的一种可再生资源。它不仅可食用，同时也是石化柴油的替代能源之一。随着人们生活水平的不断提高，每天将产生大量的废食用油。为解决废食用油的排放所造成环境的污染及能源的浪费问题，对废食用油制得柴油机的代用燃料进行了试验研究。提出了用废食用油经酯交换反应制成柴油替代燃料的方法和工艺流程，得到了提高反应产率的最佳工艺参数。研究表明：在反应温度70℃，油醇摩尔比为1∶6，以NaOH为催化剂且浓度为1.0%，反应时间为20～30 min时，用废食用油经酯交换反应制得脂肪酸甲酯的产出率为92%。     

植物油在小型直喷式柴油机中的应用研究

文章总结了柴油机燃烧植物燃料的研究进展，分析了植物油的物理和化学特性对柴油机燃烧过程的影响，研究了柴油机燃烧系统与油料之间的相互适应性，介绍了３８２ＴＣ高速油冷直喷柴油机燃烧系统的结构特点和燃烧多种燃料的性能指标，研究结果对节省石油资源、保护环境具有重要意义。     

机动车燃用生物质气化气的行驶与排放特性

分别以生物质空气气化气和富氧气化气作为机动车燃料,从行驶和排放特性2个方面进行了试验研究。结果表明：相同条件下,燃用生物质空气气化气行驶里程是富氧气化气的1/3,燃用生物质富氧气化气的行驶里程是天然气的1/3;燃料（气体组分）变化对机动车尾气中一氧化碳排放影响较小,过量空气系数对一氧化碳的排放量具有决定性作用;以生物质空气气化气作为发动机燃料时,碳氢化合物排放量较低,以生物质富氧气化气作为发动机燃料时,碳氢化合物排放量较高,但排放趋势相似;燃料（气体组分）变化对氮氧化物排放起决定性作用;而温度是影响热力型氮氧化物排放的主导因素。生物质气化气是一种清洁、可再生的代用燃料。     

喷射压力及环境背压对松油-柴油混合燃料喷雾特性的影响

为探究柴油/松油混合燃料的喷雾特性,基于高压可视化容弹试验台,通过高速摄影技术对掺松油的柴油混合燃料的喷雾过程进行试验研究,分析了喷射压力、背压和燃料物性的改变对喷雾宏观参数的影响。结果表明：混合燃料的喷雾贯穿距离先呈现一定程度的线性增长,然后增长幅度逐渐变小,喷雾锥角呈先减小再保持在一个相对稳定的数值趋势,但全程锥角变化不大;喷射压力从90 MPa升高至150 MPa,混合燃料的喷雾锥角和贯穿距离的平均增幅分别为9.2%和15%;背压从3 MPa增加到5 MPa,混合燃料的平均喷雾锥角增幅约2.6°,而贯穿距离降低11 mm左右,说明背压的改变对喷雾特性影响显著;将广安公式适当地修正可与混合燃料的贯穿距离相互吻合;向柴油中掺混一定比例的松油后,燃料的黏度降低,会引起喷雾锥角、贯穿距离和油束面积均小幅增大,增强燃料的油气混合。试验研究有助于改善柴油的雾化质量,可为柴油机代用燃料的筛选提供参考。     

燃油温度和喷射压力对葵花籽油与柴油喷雾特性的影响

为探究纯植物油作为压燃内燃机替代燃料的雾化问题,利用纹影法对葵花籽纯植物油和普通柴油在不同试验条件下的喷雾特性进行了对比研究,分析了燃油温度和喷射压力对2种燃料喷雾贯穿距、喷雾锥角和空气卷吸作用的影响。研究结果表明:葵花籽油的喷雾贯穿距和喷雾锥角均随着喷射压力和燃油温度的升高而增大,与柴油的变化规律相似。温度从60℃升高到90℃,喷油压力为60 MPa时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为12.4%和9.6%,120 MPa时分别为5%和4.14%;喷油压力从60 MPa升高到120 MPa,温度为60℃时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为39.7%和16.7%,90℃时分别为30.6%和10.9%;当喷射压力、背景压力和燃油温度相同时,葵花籽油比柴油具有更大的贯穿距和更小的喷雾锥角,且喷雾贯穿距平均增幅为22.5%,喷雾锥角平均降幅为60.3%;升高燃油温度和升高喷射压力都会增强雾注的空气卷吸作用,但葵花籽油的空气卷吸作用要明显弱于普通柴油。研究结果可为纯植物油作为内燃机替代燃料的可行性研究提供参考。     

汽油机燃用汽油酒精混合液的研究

本文叙述了汽油酒精混合液的燃料特性、汽油机的改装、发动机燃用混合液的台架性能、汽车道路引驶性能、以及混合液对发动机主要零件腐蚀磨损的影响等项的试验研究。认为汽油机改燃15～20％85～90°酒精与低牌号无铅汽油的混合液是当前符合中国国情的代用燃料。设计与改装了两种方案的汽油机结构,经发动机台架及五万公里的汽车道路行驶试验,实践表明其性能及使用效果良好;混合液对发动机内部主要零件无明显的腐蚀与加重磨损。     

基于喷油脉宽测试法的汽车油耗智能测试技术

针对汽车油耗测试存在的问题,采用单片机控制技术,通过直接测试喷油器喷油脉宽测试汽车油耗,研制汽车油耗智能测试仪器。根据汽车发动机喷油器喷油控制原理,确定汽车油耗测试方法。基于油耗测试原理构建汽车油耗测试系统的数学计算模型,并在标准状态下对该数学模型进行修正。根据油耗测试系统的功能要求,选定汽车油耗测试控制系统的单片机型号,确定汽车油耗测试控制系统各组成模块的功能,编写了喷油脉冲信号采集系统和汽车油耗测试系统主程序。结合汽车油耗测试样机和汽车测功试验台,搭建油耗测试样机试验系统,对试验数据进行处理分析,汽车油耗测试样机的相对误差可达到0.46%;喷油器特性参数受发动机转速变化影响较大,会影响到汽车油耗测试精度,需要对发动机不同转速条件下的喷油器特性参数进行修正,可进一步提高汽车油耗测试精度。该研究可为研制高精度、智能型汽车油耗测试仪器提供参考。     

农业机械污染排放控制技术的现状与展望

农业机械作为一种重要的非道路机械类型,其主要动力源为柴油机,而柴油机固有的燃烧方式会导致其颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)等污染物排放严重,开展农业机械污染排放控制技术的研究对人体健康和环境保护均具有重要意义。该文从农业机械排放法规、降低农业机械污染排放的单项技术路线、满足更高排放限值要求的组合技术路线3个方面进行阐述。农业机械排放法规分析了欧盟、美国和中国法规对排放限值和测试循环的要求以及各国法规的差异。中国目前正在实施的农业机械国III排放标准,与欧盟的Stage IV和美国Tier IV标准相比,排放限值相对宽松;欧盟农业机械排放法规的NRSC测试循环主要包括8工况循环和5工况循环,而中国和美国规定,19 k W以下的非恒定转速的农业机械柴油机也可使用6工况循环进行测试;欧盟和中国规定污染物测量的最终结果为冷启动循环结果的10%和热启动循环结果的90%的加权,而美国将冷启动循环结果的比例调低至5%。单项技术路线对油品技术、机内净化技术和机外排气后处理技术进行了介绍。其中,油品技术包括提升燃油和润滑油品质、采用替代燃料等;机内净化技术包括农业机械柴油机本体优化设计、增压及增压中冷、燃油喷射优化和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)等;机外排气后处理技术包括柴油机氧化催化转化技术(diesel oxidation catalyst,DOC)、柴油机颗粒捕集技术(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)等。组合技术路线总结了满足国III和国IV阶段以及国外最新排放标准的技术路线。"优化燃烧+SCR"技术路线的柴油机比采用"EGR+DPF/CDPF"技术路线的柴油机节省5%~7%的油耗,若扣除尿素消耗,前者仍有一定节油优势;模块构建和单体式后处理系统等先进的农业机械污染排放控制技术是满足Stage IV/Tier IV和Stage V的重要技术路线。最后,针对农业机械污染排放控制技术研究,进行了总结和展望。为满足未来国IV排放标准,加装机外排气后处理催化器已经成为一种重要手段;开发低成本、高净化效率的集成式机外排气后处理催化器,是未来农业机械污染排放控制的重要研究方向。     

柴油机燃用柴油/甲醇双燃料的试验研究

该文分析了柴油机燃用柴油/甲醇双燃料的技术关键。在不改变柴油机原结构参数的情况下，设计了供醇量控制机构，实现了柴油/甲醇双燃料供给量的全工况控制。试验研究表明：在甲醇吸入量为22%～56%的范围内，柴油机工作性能稳定； 动力性、经济性均有提高；排气温度下降，排气烟度明显改善；在常温条件下具有良好的起动性能。     

蓖麻油生物柴油组成及其燃烧性能

本文通过气相色谱-质谱联用技术分析了蓖麻油生物柴油的组成及其理化性能,并通过对比试验分析了蓖麻油生物柴油/柴油混合燃料在单缸柴油机上使用的燃烧排放性能.结果表明:蓖麻油生物柴油的主要成分是蓖麻油酸甲酯,酯交换率高达96%以上,其理化性能与矿物柴油基本相当:按一定比例配制的混合燃料较矿物柴油的动力性能略有降低,不影响其燃烧;排放尾气中HC、CO含量有所降低,NOx含量有所升高,烟度降低明显,可完全替代矿物柴油.     

高性能低排放小型非道路柴油机的开发

以某小型非道路单缸直喷式柴油机为研究对象,综合运用CAE与CFD优化设计技术,从燃烧系统多参数优化匹配与机械系统改进设计2个方面入手,进行高性能低排放小型非道路柴油机开发。利用Hydism与Fire等多维模拟软件,对燃油供给系统参数、燃烧室与进气涡流参数进行虚拟协同优化,分析三者对燃烧过程与排放性能的影响,并确定了优化方案;同时利用有限元分析软件,对机体、缸盖及活塞等机械系统进行改进设计,提高整机的刚度强度及可靠性,有效降低机油耗。试验结果表明:最终优化方案与原机相比,燃油经济性与排放性能得到有效改善,CO、HC+NOx、PM排放分别减少了49%、58%、74%,燃油耗降低了6.9%,机油耗降低了59%,可满足EPA非道路柴油机第Ⅳ阶段法规限值,为高性能小型非道路柴油机开发提供了参考。     

生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性

为了研究生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性,利用非离子表面活性剂复配,对热解生物油/柴油混合液进行了乳化,测量了乳化燃料的密度、热值、动力黏度及pH值。在SD1110型柴油机台架上进行4种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验,得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线,并且对乳化燃料和纯柴油的排放特性进行了对比。研究结果表明：生物油体积分数为20%的乳化燃料当量油耗率最低,乳化燃料CO的排放高于柴油的排放,且生物油含量越高CO排放越大,而乳化燃料的NO及碳烟的排放则优于纯柴油的排放。由于生物油/柴油乳化燃料的理化特性与柴油接近,可以作为普通柴油机的燃油使用。     

引导喷射燃烧改善单缸柴油机性能的研究

针对单缸柴油发动机保有量大，应用范围广，而又普遍存在油耗、排污相对偏高的问题，结合单缸柴油机结构特点，在不改变原机结构的前提下，增设一套燃油喷射系统，增设的燃油喷射系统与原燃油供给系统配合，用机械控制方式代替高压电控喷射系统，实现引导喷射，促进柴油和空气的混合，提高混合气形成质量，改善燃烧过程，从而改善柴油机经济性和排放。试验结果表明，增设一套燃油喷射系统实现引导喷射，对节能、控制排放特别是噪音有效果。采用两个喷油泵分别向一个喷油器供油，实现引导喷射，对单缸柴油机有一定的适用性和推广价值，同时也为进一步研     

燃用植物油柴油机的改进及耐久性试验研究

植物油黏度比较大，挥发性比较差，很难直接在柴油机上使用。该文通过对L28柴油机进行调整改进，提高喷油压力和加装燃油加热装置，进行燃用植物油的耐久性试验，考察柴油机燃烧植物油的可行性。试验过程中发现了柴油机长时间燃用植物油存在的一些问题，并对耐久试验前后的燃油消耗率、碳烟和排气温度进行了对比和分析。试验结果表明：柴油机长时间燃用植物油，会在油嘴、气门、活塞头部、气缸套顶部产生积炭；植物油渗漏污染机油；燃用植物油运行100h后，其燃油消耗率、碳烟及排气温度的变化不大。     

低散热直喷式柴油机应用植物油燃料的研究

介绍一种可燃用植物油的新型低散热直喷式柴油机,分析了低散热燃油系统对植物油的着火特性、燃烧过程的影响。试验表明,燃用菜籽油与燃用柴油对比,百公里油耗基本一致,标定工况对比,燃用柴油时比油耗ｇ_ｅ＝２２６ｇ／ｋＷ·ｈ,燃用菜籽油时ｇ_ｅ＝２５９ｇ／ｋＷ·ｈ,而排放ＮＯ_x、ＨＣ、烟度均有降低。