不同含水比例乳化柴油的喷雾特性研究

通过定容弹模拟乳化柴油喷雾形成全过程,采用高速摄影技术记录了柴油、含水质量百分比分别为10%和15%的乳化柴油的喷雾形成过程,从喷雾锥角、贯穿距、锋面速度、喷雾吹偏、喷雾边缘雾化效果等五个方面对不同含水比例乳化柴油的喷雾特性进行了试验研究。结果表明:与柴油比较,乳化柴油的喷雾锥角降低,喷雾贯穿距和锋面速度基本相当,涡流吹偏现象变弱,喷雾边缘雾化效果变差;E15乳化柴油的喷雾锥角和喷雾边缘雾化效果优于E10乳化柴油;水分在雾化过程中的"微爆效应"可在一定程度上改善乳化柴油的雾化质量。     

不同原料制备生物柴油生命周期能耗和排放评价

建立了大豆、油菜籽、光皮树和麻疯树4种原料制生物柴油生命周期能源消耗和排放评价模型，并对其进行了生命周期能源消耗和排放评价。结果表明：与石化柴油比较，大豆和油菜籽制生物柴油生命周期整体能源消耗与石化柴油基本相当；光皮树和麻疯树制生物柴油的生命周期整体能源消耗比石化柴油低约10%；所有原料制生物柴油生命周期化石能源消耗显著降低，生命周期HC、CO、PM₁₀、SOx和CO₂排放降低，NOx排放升高。     

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。     

共轨柴油机燃用麻疯树制生物柴油的性能及排放特性

为系统考察柴油机燃用麻疯树制生物柴油的性能,对某共轨柴油机燃用纯柴油、纯麻疯树制生物柴油及其混合燃料的动力性、经济性和排放特性进行了试验研究,分析比较了不同生物柴油混合比例对发动机动力性、经济性、HC、CO、NOX、烟度和CO2排放特性的影响。结果表明：随着生物柴油混合比例的增加,共轨柴油机燃用柴油－麻疯树制生物柴油混合燃料后,其动力性下降,HC、CO、烟度和CO2排放降低;燃油经济性略有增加,NOX排放略有升高。     

国V柴油机燃用柴油/生物柴油排放性能试验

在满足国V排放标准的柴油机上进行燃用国V柴油混合不同比例餐饮废油制生物柴油的试验,探究柴油机的常规排放变化与生物柴油理化特性的相关性。试验结果表明,掺混生物柴油之后,生物柴油的高含氧量使柴油机NOx排放量有所升高,但整体升幅不大,不同混合比例生物柴油的NOx排放量均与高温燃域高度相关,并可拟合为R2大于0.97的对数函数曲线;THC和CO排放量下降,与生物柴油高含氧量相关,对于不同混合比例的生物柴油,THC和CO排放都与燃烧持续期高度相关,均可以与之拟合为R2大于0.96的幂函数曲线;总颗粒数和核态颗粒数升高,聚集态颗粒数下降,核态颗粒数上升,与生物柴油粘度、硫含量高相关,聚集态颗粒数下降与生物柴油的高含氧量相关。     

DOC催化剂配方对轻型柴油机气态物排放性能的影响

基于发动机台架测试,研究了DOC氧化型催化转化器(diesel oxidation catalytic converter,DOC)配方对安装有DOC+催化型颗粒捕集器(catalyzed diesel particulate filter,CDPF)+选择性催化还原系统(selective catalytic reduction,SCR)后处理系统的轻型柴油机气态物排放性能的影响,结果表明:DOC配方的改变对发动机经济性无显著影响;随贵金属负载量的增加以及Pt/Pd比例的减少,CO和总碳氢化合物(THC)的T50降低,CO和THC的低温段转化率(300℃)升高,但随温度的继续升高,贵金属负载量或Pd的增加对CO和THC转化率的有利影响逐渐减弱,高温段平均转化率(≥300℃)差距较小;NO转化率随贵金属负载量的增加而增加;NO转化率对Pt含量更为敏感,Pt含量高的配方能促NO的氧化,与CO和THC转化率变化规律相反;当SCR入口温度低时,高的NO2浓度有利于提高SCR对NOx的转化效率,当SCR入口温度高时,SCR对NOx的转化效率均达到了90%以上且无明显差距;未发现DOC配方改变对外特性下CDPF压降的显著影响。     

柴油机排放CO-PM预测模型

基于柴油机一氧化碳（CO）和微粒（PM）的生成机理，建立了由CO排放浓度值预测PM值的柴油机CO－PM排放预测模型。为验证模型的有效性，在6缸增压中冷柴油机上进行了试验，计算结果与实测值较吻合。该模型对共轨式电控柴油机的仿真计算和ECU设计有一定的应用价值。     

非道路用直喷式柴油机排放性能改进

对一台非道路用四缸直喷式柴油机进行了排放性能的改进。通过对样机喷油系统的分析计算，确定了不同的试验喷油泵和喷油器偶件，调整了供油提前角，并与不同涡流比的气缸盖进行了优化匹配试验。排放试验参照欧盟非道路用柴油机八工况法进行，测取了该机微粒PM、NO-HC和CO排放量，排气烟度和燃油消耗率等参数。试验结果表明，在未采用柴油机先进排放控制技术的情况下，合理的优化匹配可以改善该机的燃烧过程，不仅有效降低了该机的有害排放量，达到了非道路用柴油机欧Ⅱ排放标准，而且使燃油消耗率保持在一个较低的水平。     

基于烟度限值的柴油机怠速瞬态过程性能评价方法与试验

以一台增压中冷高压共轨柴油机为研究对象,对怠速瞬态过程进行台架试验研究。首先采用了滞后系数、劣变系数和瞬态均值3个指标来定量评价怠速瞬态过程性能,然后从时间、峰值和均值3个维度上研究了怠速瞬态过程过渡时间和烟度限值对最大缸压、燃油流量和排放性的影响规律。试验结果表明:通过采用滞后系数、劣变系数和瞬态均值能较准确地评价柴油机怠速瞬态过程中性能的变化情况,为进一步的优化提供参考。柴油机在怠速瞬态过程中缸压,油耗及排放性能较稳态有所恶化。通过调整过渡时间和烟度限值,可以降低柴油机在怠速瞬态过程中的恶化程度。