柴油/甲醇组合发动机燃烧压力特性研究

采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式对增压共轨发动机进行缸内燃烧压力特性研究。对比分析了DMCC模式和纯柴油模式下的缸内燃烧压力、压力升高率、最高燃烧压力和燃烧放热率。结果表明:DMCC模式大大改变了放热率的形式,使得着火始点较原机推迟很多;并且燃烧过程中的预混燃烧比例明显加大,扩散燃烧的比例减少。该研究结果为大幅度提高柴油机效率、减少有害气体排放提供了理论依据。     

硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶比例对摩擦材料性能的影响

为探究硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶的质量比(BPF/NBR)对复合摩擦材料力学性能、耐热性能和摩擦磨损性能的影响,采用不同比例的丁腈橡胶和硼改性酚醛树脂作为复合摩擦材料基体,添加碳纤维、钢纤维、石墨、氧化铝粉和沉淀硫酸钡制成复合摩擦材料。对复合摩擦材料的密度、硬度、压缩强度和摩擦磨损性能进行了测试,用变焦距体视显微镜观察磨损表面,并分析其磨损机理。用差分扫描量热仪对摩擦材料进行耐热性分析。结果表明:BPF/NBR质量比对复合摩擦材料的力学性能、耐磨及耐热性影响较大;当硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比为6∶1时,复合摩擦材料有最高的密度、硬度和压缩强度,分别为1.933 g/cm~3、105 HRL和134 MPa;当硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比为5∶1时,摩擦材料的磨损量最小;随着BPF/NBR比例增大,复合摩擦材料表面抗犁削作用增强,黏着转移减弱。利用丁腈橡胶二次改性硼改性酚醛树脂能显著提高硼改性酚醛树脂的耐热性能,且硼改性酚醛树脂与丁腈橡胶的最佳比例介于4∶1和5∶1之间。     

双极荷电凝并降低柴油机颗粒排放数量的试验研究

针对柴油机排气颗粒粒径小、数量浓度高难以控制的问题,以共轨柴油机排气颗粒为研究对象,采用自制的荷电凝并试验台,研究了在1 600和2 600 r/min转速下,荷电电压(0、5、10、15、20 k V)对排气颗粒数量浓度分布、质量密度分布、质量中位径、总数量浓度和柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)捕集效率等的影响。试验结果表明,双极荷电凝并能够降低柴油机排气颗粒的总数量浓度,核模态颗粒(5~50 nm)和小于93.1 nm积聚态颗粒(50~500 nm)数量浓度降低,大于93.1 nm的积聚态颗粒数量浓度略有升高。随着荷电电压的升高,2种转速下(最大扭矩转速1 600 r/min和额定转速2 600 r/min),25%负荷、50%负荷和75%负荷时,45.3~80.6 nm峰值处颗粒数量浓度随荷电电压的升高降幅明显,100%负荷时,8.06~12.4 nm峰值处颗粒数量浓度降幅明显高于45.3~80.6 nm峰值处;颗粒质量浓度峰值向大粒径方向偏移,质量中位径范围由96~101 nm增大至102~110 nm。双极荷电凝并能够提高DPF的捕集效率,降低柴油机排气颗粒的数量和质量排放,50%负荷时,10 k V下的DPF的捕集效率较0 k V提高了9个百分点。该研究可为双极荷电凝并技术的车用提供参考。     

铈基燃油催化剂改善柴油机颗粒物捕集器再生效果

颗粒捕集器(diesel Particulate filter,DPF)是目前公认的最有效的柴油机排气颗粒物后处理装置,为了去除DPF内部沉积颗粒,实现DPF再生,采用提高排气温度或催化燃烧的方法来促进颗粒物燃烧。该文采用环烷酸铈溶剂作为燃油催化再生添加剂(fuel borne catalyst,FBC),对柴油机DPF的再生平衡温度、压降特性和燃烧灰烬等进行试验研究。试验结果表明:DPF再生平衡温度因FBC的催化作用从500℃以上下降到约450℃,从而增加了颗粒捕集器的颗粒储备能力,并能够有效再生;柴油机燃油消耗率随着排气背压的增加而上升;燃用FBC测试燃油时DPF前后压差较纯柴油上升缓慢,其达到排气背压再生阀值的周期变长;同时,随再生次数的增多,再生后DPF的前后压差呈线性增加,捕集效率却逐渐提高。该文采用燃油添加剂可以明显降低颗粒的着火点。结合电加热装置,可有效提高DPF的再生效果,有效过滤柴油车尾气中的颗粒物,对柴油车尾气净化及环境保护具有十分重要的意义。     

柴油/掺水乙醇二元燃料燃烧特性研究

在一台6缸重载车用增压中冷柴油机上,进行进气管改装,采用向内喷入掺水乙醇(水的体积分数为30%)的方式,实现柴油/掺水乙醇二元燃料组合燃烧(DECC)。研究了稳定工况下,掺水乙醇不同比例替代柴油(替代率分别为0%、30%、40%、50%、60%)对发动机燃烧特性和经济性的影响。研究结果表明:与纯柴油相比,随着替代率的增加,二元燃料燃烧的滞燃期延长,最大放热率增加,缸内压力峰值升高,燃烧持续期缩短。低转速时,当量比油耗最高降幅达13%,热效率最大升幅为8.3%;高转速时,当量比油耗变化不大,乙醇替代率超过30%时,发动机燃油经济性甚至会出现轻微恶化。     

纳米CeO2催化剂对柴油机碳烟颗粒和NO降低效果

为采取后处理技术同时控制柴油机颗粒(PM)和一氧化氮(NO)排放,该研究采用沉淀法制备了3组纳米二氧化铈(CeO_2)催化剂,通过X射线衍射(XRD)法、BET法测比表面积与孔径、氢气程序升温还原法(H2-TPR)对其性能进行表征,并利用碳烟起燃温度和峰值温度以及NO向N_2的转化率分别对催化剂进行活性评价。试验结果表明:3组制备的CeO_2催化剂平均粒径依次为7、12和20 nm,明显小于商业级CeO_2;自制CeO_2相较于商业级CeO_2具有较大的比表面积,且比表面积越大催化活性越高;自制的CeO_2有3个较明显的H2还原峰,依次对应表面吸附氧、表面晶格氧以及体相晶格氧;CeO_2对碳烟颗粒催化氧化的效率由高到低依次为20、12和7 nm,这3组CeO_2催化剂较未添加催化剂时起燃温度依次降低了124,109,93℃,峰值温度依次降低了185,104,102℃;CeO_2对NO转化率最高可以达到70%,且温度窗口比较宽。研究结果对CeO_2在排放后处理领域的应用具有指导意义。     

CeO2纳米颗粒催化柴油燃烧氧化特性分析

为了深入了解柴油中添加Ce O2纳米催化剂后生成颗粒的氧化特性,该文配制了Ce O2质量分数分别为0、50、100 mg/kg的纳米催化燃油,利用微粒分级采样装置采集柴油机燃用3种燃料生成的颗粒样品,采用扫描电镜研究了Ce O2质量分数对颗粒形貌特征的影响,通过热重分析方法研究了升温速率、Ce O2质量分数对颗粒氧化特性的影响并采用Coast-Redfern方法计算了颗粒的活化能。结果表明:颗粒群为团簇状结构,粒径范围在20~70 nm之间;随着Ce O2质量分数增加,颗粒平均粒径减小,粒径向小粒径方向移动,计盒维数增大。随着升温速率的增加,颗粒氧化过程出现滞后现象,氧化反应区域变宽,初始氧化温度、峰值失重温度和氧化终止温度增高,失重率峰值变小。升温速率对颗粒反应活化能影响较小。升温速率相同时,随着Ce O2质量分数的增加,颗粒的反应活化能、初始氧化温度、峰值失重温度和氧化终止温度均降低,Ce O2质量分数越高,降幅越大。Ce O2纳米催化剂添加到柴油后,使颗粒粒径变小,并能促进颗粒的氧化,降低颗粒起燃温度,可有效降低柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生温度和延长再生周期,对柴油机排气净化具有重要的意义。     

柴油机燃用Ce基FBC燃油颗粒物微观结构与化学分析

以环烷酸铈溶液作为燃油添加剂(FBC),依次按Ce元素质量比为50、100、150、300 mg/kg添加到柴油中,分别配制出F50、F100、F150和F300燃油。对共轨柴油机燃用铈基FBC燃油的燃烧颗粒,采用热重分析、气相色谱-质谱联用仪、扫描电镜和粒径分级采样的方法,研究了FBC燃油颗粒的氧化特性、可溶有机物组分(SOF)、粒径分布及微观结构。结果表明:随FBC掺混比的提高,颗粒物的氧化反应向着低温区域移动,含铈元素150 mg/kg时为最佳掺混比;与纯柴油颗粒相比,FBC颗粒的SOF中高碳原子数目下降,多环芳烃含量减少了49.2%;FBC颗粒粒径向着小粒径方向移动,核模态颗粒的数量浓度峰值增加了8.9%,而质量浓度峰值降低了14.5%;FBC颗粒物含有Ce元素质量分数为1.23%,其形貌为疏松多孔的海绵状,粘结程度明显降低。