生物质热解燃油在柴油机上的应用效果

生物质通过快速热解得到的生物质热解燃油主要成分为含氧有机混合物和水,不宜直接作为燃料使用,但与柴油乳化后可实现其在发动机上的应用。在确定生物质热解燃油/柴油乳化油乳化剂的最佳亲水亲油平衡（HLB）值后,利用超声波乳化装置制备了生物质热解燃油质量分数为10%的乳化油（用BPO10表示）,然后在一台未作改动的直喷式柴油机上对燃用BPO10时的燃烧和排放进行了研究。结果表明,生物质热解燃油/柴油乳化油乳化剂的最佳HLB值约为5.8。与0号柴油相比,发动机燃用BPO10时燃烧始点推迟,预混燃烧放热峰值明显升高,扩散燃烧放热峰值略低,最高燃烧压力较低,燃烧持续期缩短;燃用BPO10时有效燃油消耗率较高,而有效热效率与0号柴油的相当;燃用BPO10时可同时大幅降低NOx和碳烟排放,但HC和CO排放升高。     

EGR对轻型柴油机缸内燃烧及排放性能影响的可视化

为探索EGR对轻型柴油机小负荷工况下缸内燃烧及排放性能的影响规律,该文以某高压共轨轻型柴油机为样机,搭建柴油机缸内工作过程可视化研究平台,通过缸内燃烧过程高速摄影、缸内示功图采集及放热率计算分析了EGR对轻型车用柴油机燃烧过程及排放性能的影响规律。研究表明:通过所搭建的柴油机缸内工作工程可视化平台可以直观的分析柴油机缸内喷雾燃烧过程。小负荷工况条件下,随着EGR率的增加,滞燃期缩短,柴油机缸内燃烧持续期延长,燃烧后期平均温度上升,缸内压力峰值、瞬时放热率峰值均降低,与EGR率为10%时相比,EGR率40%时NOX、HC和CO排放分别下降了65.6%,46.4%和8.7%,而炭烟的排放先减小后增大,EGR率超过30%后炭烟排放及燃油经济性出现恶化。该研究可为有效降低柴油机排放提供参考。     

低散热直喷比柴油机应用植物油燃料的研究

介绍一种可燃用植物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ｇｅ＝２２６ｇ／ｋＷ．ｈ，燃用菜籽油时，ｇｅ＝２５９ｇ／ｋＷ．ｈ，而排放ＮＯＸ，ＨＣ，烟度均有降低。     

进气成分对柴油机燃烧特性的影响

为了研究进气成分对柴油机着火和燃烧过程的影响,在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上,用高速摄像机记录了油门全开时不同进气成分下柴油机燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了不同进气成分对柴油机燃烧特性的影响。结果表明:当进气成分不同时,缸内着火时刻、燃烧持续期、最大爆发压力和最大放热率均发生相应改变;同时,进气成分的改变对缸内最高温度和平均温度的影响较大;另外,进气同时加入2%H2和10%CO2可以在氧体积分数减少的情况下改善燃烧,有利于降低柴油机有害排放物的生成。研究结果为实现柴油机高效、低污染燃烧提供一种新的方法。     

乙醇/柴油混合燃料燃烧过程与排放试验研究

在YZ4DB3柴油机上,通过测量燃用乙醇/柴油混合燃料的示功图和排放污染物,分析了燃烧过程与排放污染物的变化规律。结果表明,随着乙醇掺混比例的增加,乙醇/柴油混合燃料的滞燃期延长,燃烧终点提前,燃烧持续期缩短。小负荷时,与柴油相比,E10和E20的最大爆发压力分别下降了0.2、0.4MPa,扩散燃烧放热率峰值升高;全负荷时,与柴油相比,乙醇/柴油混合燃料的最大爆发压力变化不大,预混燃烧放热率峰值升高。与燃用柴油相比,掺混乙醇能明显降低烟度,NOx排放变化不大;HC和CO排放随着乙醇掺混比例的增加而升高,小负荷时较明显。乙醇/柴油混合燃料的燃料消耗率与燃用柴油的燃油消耗率基本相同。     

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。     

柴油机怠速燃用小桐子油的燃烧噪声及其波动性

为了分析柴油机燃用小桐子油在怠速工况时的燃烧噪声及燃烧噪声的波动性,分别以柴油、柴油-小桐子掺混油、小桐子油、高温小桐子油为燃料,在单缸水冷四冲程柴油机上进行了怠速工况试验,测录了多循环的瞬时气缸压力,采用最高燃烧压力、压力升高率、压力升高加速度、气缸压力频谱曲线以及A声压级进行了对比。结果发现,柴油与掺混油、小桐子油与高温小桐子油的气缸压力频谱相似,柴油和掺混油的气缸压力级较大;对于同一工况,最大压力升高率越大且对应相位越迟,则燃烧噪声越大;18°供油提前角时,燃用高温小桐子油的A声压级低于柴油约7dB,21°供油提前角时低于柴油约5dB;燃用相同燃料,最大压力升高率的波动率降低均会减小A声压级的波动。     

柴油机燃用棉籽油时性能的研究

本文研究了直喷式柴油机燃用棉籽油时的性能。通过燃油加温对喷雾特性、燃烧特性、和工作特性的影响及燃油加温前后EMA循环试验所得到的喷嘴积炭状况对比,表明了燃油加温的措施促进燃油雾化,改善燃烧,减轻不完全燃烧倾向,提高热效率,减轻喷嘴积炭,从而能提高发动机的耐久性。本文还分析了加温的机理,并揭示了积炭形成的机理。 文中考察了供油提前角、喷油压力及燃油温度对发动机性能的影响,并用二次正交回归设计的方法建立了热效率与它们之间的数学模型,用优化的方法得到了柴油机燃用50/50混合油时的最佳调整,试验结果说明:用回收发动机余热加温燃油来改善发动机耐久性的措施是可行的。     

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。     

甲醇-调合生物柴油燃烧及排放微粒粒径分布特性试验

为了探究调合生物柴油掺烧甲醇对柴油机燃烧特性及微粒粒径分布的影响,该文利用燃烧分析仪及EEPS 3090型微粒粒径测试系统研究了柴油机燃用甲醇-调合生物柴油微乳化燃料的燃烧过程及微粒数量浓度分布特性。试验结果表明,与燃用调合生物柴油相比,柴油机掺烧甲醇后缸内燃烧压力、压力升高率以及放热率曲线均后移,压力升高率峰值及放热率峰值均增加;当柴油机处于低负荷时,排气中的微粒粒径均处于6~22 nm之间,呈现核态;在高负荷时,微粒粒径处于6~275 nm之间,主要呈现积聚态,且数量浓度呈单峰正态分布。随着甲醇添加比例的增加,核态微粒比例上升,积聚态微粒比例下降,且排气中微粒的总数下降。研究结果为甲醇-生物柴油混合燃料的燃烧及微粒排放控制提供了参考。     

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。     

复配乳化剂乳化柴油的经济性和排放特性

为了研究乳化柴油的经济性和排放特性,该文以亲水亲油平衡值HLB（hydrophilic and lipophilic balance）选择复配乳化剂,通过适当的乳化工艺配制乳化柴油,并在1135柴油机上对乳化柴油和纯柴油的经济性和排放特性进行了对比试验。研究结果表明,在柴油机结构参数和调整参数不作改变的情况下,柴油机燃用乳化柴油的碳烟和NOX排放显著降低且有一定的节油效果;添加了助燃剂二茂铁的乳化柴油在降低碳烟、NOX和HC排放方面优势更加明显;含水率的不同对乳化柴油的燃烧有一定影响,综合考虑节油及排放效果,确定了适用本机的较佳含水率体积百分数为13%。该研究结果对于改善发动机经济性和降低排放具有实际的应用价值。     

基于参变量扫值的非道路用柴油机增压匹配

为了解决传统增压匹配方法不能保证所选涡轮增压器与柴油机最佳匹配的问题,以及内燃机是高度的非线性系统,难以使用具体的数学公式来表示某一参数与其他参数之间的相互关系,基于一款非道路用柴油机的设计开发需求,提出了利用参变量扫值进行增压匹配的方法,以GT-Power软件为载体建立相应的增压柴油机模型,通过对不同大小的压气机和涡轮进行参变量扫值计算,在满足柴油机设计指标与耐久性约束的条件下,综合选取了与柴油机匹配良好的涡轮增压器。为了折中增压之后表征机械负荷的最高气缸压力与表征热负荷的排气歧管温度,又通过模拟分析确定了合理的增压压力和燃烧始点。台架试验结果表明:选定的涡轮增压器与柴油机匹配良好,各项性能参数与排放指标均达到了设计要求,合理匹配增压压力和燃烧始点可有效平衡最高气缸压力与排气歧管温度之间的矛盾。参变量扫值方法代替了实际增压匹配的复杂调整过程,并为实际的标定工作提供了一定的借鉴指导。     

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。     

小功率非道路用柴油机燃烧过程优化与降噪

为了保证4D29G31非道路用柴油机动力性、经济性以及有害物排放等满足限值要求的同时,降低燃烧噪声和降低整机噪声,该研究对缸内燃烧过程进行优化。通过对油嘴凸出量、喷油嘴孔数、喷孔直径和涡流比优化匹配,改善缸内油气混合和燃烧过程;通过对动态供油提前角的优化,缩短滞燃期,进而抑制快速燃烧期内的燃烧速率和压力振荡。各参数优化匹配后,标定工况下柴油机的最高燃烧压力和压力升高率与原机相比分别下降了18%和44.9%,整机噪声降低了0.73 dB;最大扭矩工况下柴油机的最高燃烧压力和压力升高率与原机相比分别下降了39%和40%,整机噪声降低了1.07 dB。研究可为小功率非道路用柴油机通过缸内燃烧过程优化降低噪声提供技术参考。     

葡萄糖水溶液乳化柴油制备工艺参数优化

为了研究葡萄糖作为柴油替代燃料的稳定性和燃油经济性,该文基于稳定性试验数据建立响应面模型,并对葡萄糖水溶液乳化柴油(简称葡萄糖乳化柴油)进行配比优化和试验验证。根据亲油-亲水平衡(hydrophilic and lipophilic balance,HLB)理论和乳化原理,选择制备参数和确定取值范围,得出:HLB值范围5~6.5、复配乳化剂由Span80和Tween80组成、助溶剂为蓖麻油、葡萄糖水溶液体积分数10%~25%和溶液中葡萄糖质量分数10%~25%。根据稳定性试验数据建立响应面模型,并对葡萄糖乳化柴油的配方进行理论优化和试验验证,得到最优的葡萄糖乳化柴油配方(体积分数:复配乳化剂2.43%,蓖麻油1.08%,柴油81.49%,HLB值5.77,葡萄糖水溶液15%和溶液中葡萄糖质量分数16.83%),此时葡萄糖乳化柴油稳定时间为264.2 h,与最优配方参数取整后试验稳定时间误差为4.62%。最后分别用0#柴油、葡萄糖乳化柴油(最优配方)进行稳态试验(European stationary cycle,ESC),试验结果表明,燃用葡萄糖乳化柴油和0#柴油时,发动机油耗量的费用分别为1.786和1.598元/(k W·h)。研究成果可为生物燃料的产业化开发和应用提供参考。