掺烧比对共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料循环变动的影响

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机试验台架,对比分析了转速为1 600r/min、50%负荷和1 200r/min、100%负荷下,柴油机和不同掺烧比的LNG-柴油双燃料发动机的燃烧循环变动.【结果】随掺烧比的增大,转速为1 600r/min、负荷为50%时,双燃料发动机峰值压力平均值增大,而转速为1 200r/min、负荷为100%时,双燃料发动机的峰值压力先增大后减小;峰值压力标准差增大,循环分布分散;峰值压力升高率的平均值和标准差均增大,循环分布分散;平均指示压力平均值降低,标准差增大.【结论】与柴油机相比,双燃料发动机循环变动系数增大.     

基于爆震的甲醇-柴油双燃料发动机掺烧比边界研究

【目的】以一台电控共轨六缸柴油机改造的发动机为试验对象,以发生爆震为限制条件,研究甲醇-柴油双燃料燃烧下的掺烧比边界.【方法】通过对滞燃期变化的分析,发现甲醇-空气预混气发生均质压燃是甲醇-柴油双燃料燃烧爆震的重要诱因;利用回归分析,发现进气压力、排气温度及甲醇-空气预混气浓度对掺烧比边界有显著性影响.【结果】以边界掺烧比为因变量,得到排气温度及甲醇-空气预混气过量空气系数为自变量的线性模型,边界掺烧比=-0.1×排气温度-4.48×空气与甲醇预混气过量空气系数+101.897.【结论】甲醇-柴油双燃料发动机可利用排气温度、空气与甲醇预混气过量空气系数两个参数预测最大掺烧比,以实现掺烧比随工况的实时调整.     

电控共轨柴油机燃用天然气-柴油双燃料燃烧特性的研究

【目的】在电控共轨柴油机上应用液化天然气,为电控共轨柴油机增加天然气供给系统和双燃料电控系统,将其改装为天然气-柴油双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】在双燃料发动机试验台架上,对比研究了发动机转速为1 200r/min,负荷率为25%和75%时,原柴油机与双燃料发动机的燃烧特性.【结果】与原机相比,双燃料发动机缸内压力和缸内温度升高;25%负荷时,压力升高率和瞬时放热率降低,75%负荷时升高;双燃料发动机峰值压力循环变动系数升高.与25%负荷相比,75%负荷时,原机与双燃料发动机缸内压力、压力升高率、缸内温度和瞬时放热率增大;与25%负荷相比,75%负荷时,原机的峰值压力循环变动系数升高,而双燃料的峰值压力循环变动系数降低.【结论】与原机相比,双燃料发动机燃烧特性在小负荷与大负荷时,变化趋势不同.     

电控共轨柴油机燃用液化天然气-柴油双燃料循环变动的特点

为在柴油机上应用液化天然气,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料电控单元(electronic control unit,简称ECU)控制。在双燃料发动机试验台架上,对比研究发动机转速为1 200 r/min,负荷率为25%、75%时,原柴油机与双燃料发动机的燃烧循环变动。结果表明,与原机相比,双燃料发动机峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均升高;与25%负荷率相比,75%负荷率时,原机的峰值压力循环变动系数和峰值压力升高率循环变动系数增大,平均指示压力循环变动系数降低;双燃料发动机的峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均降低。     

复合HCCI与进气道喷射HCCI燃烧特性及运行范围对比

【目的】为了进一步改善HCCI的燃烧状况,并拓展其运行范围.【方法】对缸内直喷与进气道喷射结合下的复合HCCI和仅进气道喷射模式下的HCCI发动机的燃烧特性及运行范围进行了对比.【结果】复合HCCI的峰值缸内压力、峰值缸内温度和峰值瞬时放热率均有所升高,且对应的曲轴转角有所提前,表明燃烧时刻有所提前.其中,峰值缸内压力较单纯进气道喷射时升高了0.6 MPa,峰值压力对应的曲轴转角平均值提前了1.2°CA,燃烧持续期也缩短至10°CA左右.【结论】缸内直喷正庚烷可明显改善正丁醇HCCI的燃烧状况,降低HCCI的循环变动,在一定程度上控制正丁醇HCCI的燃烧相位,使得平均指示压力和指示热效率有所提高,并且使得HCCI发动机的运行范围得到拓展.     

电控CNG/汽油两用燃料发动机的匹配标定

【目的】用基于4RB2电控汽油机加装的顺序喷射天然气系统,对天然气系统进行匹配标定.【方法】通过大量试验来实现发动机天然气系统工作过程的优化,确定ECU的各种参数,在满足排放性前提条件下,确保其经济性和动力性.【结果】喷射压力为150kPa,点火提前角增加9°CA时获得最佳动力性.【结论】匹配标定后,发动机CNG时能耗略有降低,动力性达到汽油机的87%以上,标定结果满足要求.     

用后处理装置减少DMDF发动机的有害排放

目的 在一台增压中冷电控单体泵的四缸柴油机上采用柴油/甲醇双燃料（DMDF）燃烧方式进行台架实验,研究了甲醇替代率和不同后处理装置对有害气体、烟度和微粒排放特性的影响。结果 结果表明：在排气管加装柴油机氧化催化转化器（DOC）耦合微粒催化转化器(POC)可以大幅降低双燃料燃烧产生的THC和CO,基本可以实现零排放;与催化前相比,微粒的总数量浓度和总质量浓度均有大幅度降低,平均降幅分别为91.7%和88.1%;烟度排放得到改善,平均降幅为21.9%;同时,该后处理装置对DMDF发动机的NO_x排放无明显影响。与之不同,双DOC耦合的后处理装置对THC和CO的催化效率略优于DOC+POC,但在大部分工况下会导致NO_x和烟度排放的同时增加。     

麻风树油丙二醇乙醚酯生物柴油的制备与性能研究

【目的】合成一种新型的氧含量高的麻风树源生物柴油,研究其理化性质及对发动机排放性能的影响。【方法】以精制麻风树油、甲醇和丙二醇乙醚为反应原料,以KOH为催化剂,制备麻风树油丙二醇乙醚酯,并运用红外光谱(FT-IR)和核磁共振波谱(1 H-NMR)分析技术,验证该生物柴油的分子结构。通过L9(34)正交试验,优化该生物柴油制备中酯交换反应的试验条件。用国标方法测定该生物柴油的理化性质(包括溶解性、闭杯闪点、凝点、烟点、运动黏度(40℃))。在发动机转速分别为1 400和2 000r/min条件下,比较该生物柴油与0#柴油、麻风树油甲酯的碳烟排放。【结果】所得麻风树油丙二醇乙醚酯生物柴油的结构式为RCOOCH(CH3)CH2OCH2CH3。当甲醇与麻风树油的物质的量比为10∶1,催化剂KOH用量为原料油质量的1.2%、反应温度70℃、反应时间90min时,麻风树油丙二醇乙醚酯生物柴油的产率高达91.3%。所制备生物柴油的溶解性等各项理化性能良好。在相同载荷条件下,该生物柴油的碳烟排放性能优于0#柴油和麻风树油甲酯。【结论】麻风树油丙二醇乙醚酯较传统生物柴油具有更高的氧含量和较低的碳烟排放,可以作为柴油添加剂,也可以代替柴油单独使用。     

基于AVL-FIRE的生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放特性仿真分析

【目的】研究生物柴油-正丁醇混合燃料的燃烧与排放特性.【方法】基于AVL-FIRE燃烧仿真软件对BD100、BD90N10、BD70N30 3种不同掺混比的生物柴油-正丁醇混合燃料进行缸内燃烧仿真与分析,对比3种不同燃料的缸内压力,温度分布,NO_x和soot排放.【结果】在发动机1 400 r/min,小负荷工况下运行且循环喷油量一定时,随着混合燃料中正丁醇掺混比的增大,缸内最大爆发压力减小,但峰值都出现在7°CA附近;缸内温度略有降低.由于正丁醇汽化潜热大,导致缸内混合气温度降低,因此随着正丁醇掺混比的增大,混合燃料的氮氧化物排放降低;正丁醇的高含氧量能够使混合燃料的碳烟排放降低.【结论】随着正丁醇掺混比的增大,缸内最大爆发压力减小;缸内温度略有降低.     

基于雾化粒径调控的猕猴桃花粉粒靶向沉积量研究

【目的】研究猕猴桃授粉雾化粒径对花粉粒沉积分布的影响,探寻授粉适宜的雾化粒径范围,为建立猕猴桃液体授粉方法提供理论支持。【方法】构建双流式喷雾试验平台,在雾化气压为0.025～0.150 MPa、花粉液流量为0.125 L/min、喷雾时长为0.1 s、喷雾距离为350 mm的喷雾控制参数下进行试验。采用自制雾滴收集器,用称质量法测定单次喷射体积,分析雾化气压对单次喷射体积的影响;用激光粒度仪测量雾化粒径值,建立雾化气压与雾化粒径的关系;用雾滴环形采集片代替花朵采集花粉悬浊液雾滴,通过显微镜分区计数法,明确花粉粒沉积数量在花蕊区和花瓣区的沉积特征;以充分授粉需求花粉粒数为判断标准,确定适宜双流式雾化授粉的花粉液雾化粒径控制范围。【结果】猕猴桃花粉液单次喷射体积与单次喷出的花粉粒数均随雾化气压的增大而减小,当雾化气压为0.150 MPa时,花粉液单次喷出体积最小,为185.9 μL,单次喷出花粉粒数也最小,为15.7万粒;雾化粒径与雾化气压呈非线性负相关关系,雾化气压为0.025～0.150 MPa时对应的雾化粒径为92.8～28.2 μm;花蕊区和花瓣区花粉液雾滴沉积质量都随雾化粒径的增加而减小,且更集中于花蕊区,花蕊区沉积质量占单次喷射质量的比例最高可达10.6%;花蕊区花粉粒数量随雾化粒径的增加而减小,当雾化粒径小于33.7 μm时,花蕊区沉积花粉粒数量可满足充分授粉的需求。【结论】在花粉液流量为0.125 L/min、喷雾时长为0.1 s的工况下,猕猴桃授粉的适宜雾化粒径为28.2～33.7 μm,雾化气压为0.125～0.150 MPa。     

采用特异性探针药物法测定双峰驼CYP3A酶活性

【目的】探究双峰驼CYP3A酶体外活性及其对外源性药物代谢的影响。【方法】将双峰驼禁食过夜12 h,颈静脉放血处死后,立即于肝门静脉处采集块状肝脏组织,洗去血污称重匀浆后,采用Ca²⁺沉淀法制备双峰驼肝微粒体,并通过BCA法测定其蛋白含量。同时优化双峰驼肝微粒孵育体系,取不同浓度的双峰驼肝微粒体蛋白悬液（0.016、0.031、0.063、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000 mg?mL^-1）、不同浓度的探针药物咪达唑仑（MDZ）（7.813、15.625、31.250、62.500、125、250、500、1 000 µg?mL^-1）分别加入到孵育体系中,37℃预孵育5 min后,加入NADPH溶液后再孵育不同时间（0、2、5、10、15、20、25、30 min）。待反应完全后加入冰冷的甲醇和地西泮（DZP）溶液,涡旋混匀,800 µL全部混合液体经14 500 r/min离心20 min后,取20 µL上清液进行高效液相色谱紫外检测（HPLC-UV）,确定最适底物浓度、最适酶浓度以及最适孵育时间。分别取浓度为7.813、15.625、31.250、62.500、125、250、500、1 000 µg?mL^-1 MDZ探针药物溶液20 µL与双峰驼肝微粒体共同孵育15 min后,以混有内标DZP的冰冷甲醇终止反应,采用高效液相色谱紫外检测法测定反应产物1'-羟基咪达唑仑（1'-OHMDZ）的动态含量,计算出部分药物动力学参数。色谱条件：Sigma-Aldrich/Supelco Discovery C₁₈色谱柱（150 mm×4.6 mm,5 μm）;流动相为V（乙腈）﹕V（0.01 mol?L^-1 PBS缓冲液）= 40﹕60;等浓度洗脱20 min;检测波长为254 nm;流速为0.8 mL?min^-1;柱温为30℃;进样量为20 μL。【结果】使用Ca²⁺沉淀法制备的双峰驼肝微粒体保持了酶的良好活性,能满足后续体外药物代谢试验的基本要求,经BCA法测定其蛋白含量为(1.936±0.052) mg?mL^-1。双峰驼肝微粒体蛋白悬液、探针药物MDZ、PBS缓冲液、MgCl₂溶液以及NADPH溶液构成双峰驼肝微粒体孵育体系,随着孵育时间的延长,酶和底物进一步反应,当MDZ浓度为125 µg?mL^-1（终浓度为7.073 nmol?mL^-1）,肝微粒体浓度为2.000 mg?mL^-1（终浓度为0.050 mg?mL^-1）时,孵育15 min,酶和底物的结合最紧密,并呈现出饱和的状态,故确定其终浓度和时间为最适浓度和最佳孵育时间。经HPLC-UV法测定,1'-OHMDZ、MDZ和DZP的出峰保留时间分别为6.710、11.383和15.263 min,各成分色谱峰分离良好,且不受肝微粒体孵育体系中其他干扰峰的影响。HPLC检测方法的精密度、稳定性及回收率的试验结果均符合色谱测定的基本要求,即成功建立了准确、灵敏、可靠、重现性好的双峰驼CYP3A酶特异性探针药物的检测方法。以底物MDZ浓度和反应产物1'-OHMDZ生成速率进行Lineweaver-Burk双倒数作图,分别计算出最大反应速度V_max和米氏常数K_m。经Origin Pro8.6软件进行线性回归分析得到最大反应速度V_max为(0.380±0.028)nmol?mg^-1?min^-1,米氏常数K_m为(9.603±3.229)nmol?mL^-1,以此体现酶和底物的反应情况,并对双峰驼CYP3A酶的活性进行了间接测定。【结论】成功建立了跟踪检测CYP3A酶的特异性探针药物MDZ及其代谢产物浓度的高效液相色谱紫外检测方法。MDZ在体内经CYP3A酶的特异性氧化代谢后主要生成1'-OHMDZ,本文以MDZ的代谢产物1'-OHMDZ的生成速率为检测指标,首次对双峰驼CYP3A酶的体外活性及酶与底物的相互作用特点进行了研究。