不同海拔下柴油机燃用BED燃料的常规排放分析

为研究高压共轨柴油机在高原地区使用纯柴油和乙醇—生物柴油—柴油(BED)燃料时的常规排放,模拟平原地区大气压力,与单组BED燃料和纯柴油在高原地区的常规排放进行对比。试验表明,增大空气压力,过量空气系数增加。使用纯柴油时,CO和HC在高转速时明显降低,中等转速时升高,而NOx和PM明显降低;使用BED燃料时,CO排放量降低,NOx增多,而PM值大幅度下降。某些工况下,使用BED燃料可以降低HC和PM的排放量。     

生物柴油滞燃特性的化学动力学机理分析

采用正庚烷和癸酸甲酯化学动力学组合机理,利用CHEMKIN-PRO均质零维反应器模型对生物柴油滞燃特性进行模拟计算与分析。结果表明:随着初始温度和压力的上升,着火延迟时间迅速减小,在750~900K之间出现了明显的负温度系数现象;生物柴油体积分数的增加,使得OH自由基的浓度峰值上升并且提前出现,诱导火焰提前产生,导致着火延迟时间缩短;脂肪族链上C=C双键使得附近C-H键能变弱,促使过氧基的异构化反应减少,抑制了低温链分支反应;C=C双键数量越多及C=C双键越靠近脂肪族链中心位置,对低温活性的抑制作用越大,着火延迟时间越长。     

生物制气-柴油双燃料发动机三维燃烧模拟

以引燃柴油喷雾混合、燃烧化学反应机理、湍流运动、NOx预测模型、初始及边界条件设定和计算网格划分为主要内容,建立了生物制气-柴油双燃料发动机的三维燃烧模型.生物制气由气化炉热解气化各种农林废弃的生物质产生,双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装,生物制气通入发动机进气管,在进气过程中吸入气缸,由柴油引燃.计算了多个工况双燃料发动机的燃烧过程及NOx排放,并与机刨花热解制气双燃料发动机试验结果进行对比分析.结果表明气缸压力及NOx排放计算结果与试验结果吻合较好.     

激波管燃烧条件下典型燃料多环芳香烃排放影响因素分析

在正庚烷、癸酸甲酯机理的基础上,构筑包含多环芳香烃(PAHs)生成过程的两种机理,通过与实验数据的对比验证机理的有效性,考察燃料特性、当量比、初始温度、初始压力对多环芳香烃生成过程的影响。研究结果表明,两种新机理计算得到的中间自由基、着火延时、主产物浓度分布与实验数据吻合良好,可以用来模拟燃料的点火燃烧过程;正庚烷和癸酸甲酯火焰中的多环芳香烃浓度在温度升高率最大时达到最高值,多环芳香烃各组分达到峰值浓度所需的反应时间随初始温度的增大而减小;多环芳香烃各组分峰值浓度均随当量比的减小而降低;随初始压力的增大,多环芳香烃各组分峰值浓度出现的时刻略有提前;与癸酸甲酯相比,正庚烷燃烧过程中更易产生多环芳香烃。     

生物柴油芳香烃类污染物的生成与分析

芳香烃是碳烟生成的重要前躯体物质,采用活性炭吸附管、玻璃纤维滤纸、XAD-2吸附管等对芳香烃类污染物进行了采集,运用色谱技术进行分离测定,考察了柴油机燃烧生物柴油时,不同工况下的芳香烃类污染物排放规律。构筑了包含PAHs生成过程的生物柴油化学反应动力学机理,分析了激波管燃烧条件下,过量空气系数、温度和压力对芳香烃生成的影响。研究结果表明,柴油机燃烧生物柴油时,排气中单环芳香烃的平均质量浓度远高于多环芳香烃。随着负荷的增加,排气中的芳香烃均呈先降后升的趋势,气相PAHs的质量浓度均高于颗粒相PAHs,颗粒相PAHs的质量浓度随着负荷的增加呈下降趋势,生物柴油燃烧产生的多环芳香烃中,三环菲的质量浓度最高;激波管燃烧条件下,生物柴油燃烧产生的多环芳香烃各组分按照峰值浓度的大小依次为萘、菲、芘,随着过量空气系数的提高,反应中间产物h、oh自由基增加,PAHs易被氧化为芳烃基或小分子芳香烃。随着初始温度的提高,反应始点提前,芳香烃各组分的峰值浓度出现在燃烧温度急剧上升的时刻;随着初始压力的提高,萘、菲的峰值浓度下降,四环芘的峰值浓度随着初始压力的提高而上升。     

柴油机燃用不同乳化率柴油与富氧进气试验与模拟

在直喷柴油机上采用氧体积分数为21％、22％、23％和24％进气增氧技术,燃用含水率为0％、10％、20％和30％(体积比)的乳化柴油,进行试验研究及数值模拟.测试工况为被测发动机的最大扭矩点.试验及模拟结果均表明:在燃用相同乳化柴油,随进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前,最大压力增加.在相同进气氧体积分数条件下,着火点随乳化柴油含水率的增加而推后.不同的进气氧体积分数及不同含水率的乳化柴油相互搭配可以控制燃烧室内着火时刻和着火速度.燃用30％乳化柴油,氧体积分数从21％增加到24％时NO排放均不超过原机.20％乳化柴油在22％氧体积分数以下效果较好.10％乳化柴油只是在空气助燃时比原机好.碳烟的排放随氧体积分数的增加而降低,亦随乳化率的增加而降低,使用乳化柴油和进气富氧均可使发动机的碳烟排放低于原机碳烟排放.从缸内温度场分布可知,燃料内的含水率对缸内的低温化学反应影响较大,进气内的氧体积分数对高温反应有较大影响.     

混氢对稀燃汽油机怠速性能的影响试验

在一台安装了氢气电控喷射系统的汽油机上,通过调整喷氢脉宽,研究了氢气占进气体积分数为3%时混氢对稀燃汽油机怠速燃烧与排放性能的影响.试验结果表明,混氢后发动机指示热效率提高;火焰发展期与快速燃烧持续期缩短;过量空气系数为1.3时,平均指示有效压力的循环变动系数由原机的33.9%降低至混氢后的13.7%;稀燃条件下,进气混氢有利于改善汽油机怠速时的HC、CO与NOx排放.     

生物柴油温度对发动机性能影响的试验研究

通过柴油机台架试验分别研究了生物柴油温度对295D柴油机多项性能的影响.试验结果显示,随着生物柴油温度的升高,发动机扭矩增大,燃油消耗量和CO排放减小;在中低负荷时,随着生物柴油温度的升高,CH排放减少,排气温度降低;生物柴油温度对NOx排放没有规律性影响.     

改性生物柴油碳烟与NOx排放试验

针对生物柴油氧化安定性较差、NOx排放偏高的情况,添加抗氧化剂(BHA)对生物柴油进行燃料改性,分析了抗氧化剂对生物柴油氧化安定性的影响,讨论了改性前、后生物柴油粘度随温度的变化规律。测量了高压共轨柴油机燃烧改性生物柴油的排放污染物随转速、负荷的变化规律。探讨了抗氧化剂改善生物柴油碳烟、NOx排放的作用机理。研究结果表明:燃料改性后,生物柴油的氧化安定性大幅度提高,燃油粘度略有降低;发动机的碳烟、NOx排放均明显下降,特别是在中、高负荷时效果显著;燃烧过程中抗氧化剂抑制了脂肪酸长链分子的高温裂解,促进了自由基的淬熄效应,由此改变了碳烟与NOx排放之间此消彼长的关系。     

均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究

为了研究均质充量压缩火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)发动机在不同燃料下的着火控制时刻影响因素,以甲烷/丙烷混和物和异辛烷/正庚烷混合物作为燃料,考察了十六烷值、辛烷值、压缩比、燃空当量比、进气温度、进气压力对HCCI发动机着火时刻的影响.计算结果表明,随着燃料十六烷值的增加,着火延迟期减小;随着燃料辛烷值的增加,着火延迟期增加.而压缩比,燃空当量比,进气温度的变化会引起燃料着火时刻的显著变化.进气压力的变化对高十六烷值的燃料着火延迟期影响较小,但对辛烷值高的气体燃料着火延迟期有一定影响.综合来说,气体十六烷值越低,辛烷值越大,着火延迟期受上述参数变化影响越大.