高原环境下柴油机燃用生物柴油排放研究进展及展望

在高原环境下进行柴油机燃用生物柴油研究,有助于改善柴油机燃烧与排放性能。文章综述了生物柴油尤其是新型生物柴油在柴油机上的应用现状,对高原环境下柴油机燃用生物柴油性能及排放规律进行了总结和展望。结果表明,柴油机燃烧掺混生物柴油情况下燃烧排放改善明显。     

生物柴油发动机燃烧火焰与放热过程特性研究

为研究生物柴油与柴油燃烧及放热过程的差异,应用高速摄影采集了柴油机燃用豆油甲酯和柴油的缸内燃烧火焰图像,实测了缸内压力示功图.以直接的火焰辉度图像结合放热规律分析,揭示了生物柴油和柴油缸内燃烧的历程.在未调整发动机燃烧系统参数的前提下,生物柴油因弹性模量大和十六烷值高的综合贡献,使着火时刻较柴油提前1.5°CA,其中生物柴油开始喷油时刻较柴油提前0.7°CA;在速燃期生物柴油燃烧火焰最亮辉度和持续时间均低于柴油.在燃烧的最后阶段,没有明显火焰的化学反应释放出的热量仅占2％ ～3％.     

基于遗传算法的柴油机配气与供油正时参数优化

柴油机的配气与供油正时对其性能影响很大,最佳的匹配参数能够形成缸内良好的空燃比、较佳的燃烧效率以及较低的燃油消耗率。以单缸135型柴油机为研究对象,采用遗传算法对配气与供油正时参数进行优化,提高了柴油机的燃油经济性。     

生物柴油放热规律预测模型与试验分析

用燃烧生物柴油的直喷式柴油机示功图数据,计算了生物柴油的放热规律,并应用双韦伯函数对标定转速和最大转矩转速的生物柴油放热规律进行了拟合。在此基础上,提出了生物柴油放热规律的双韦伯函数的修正参数,建立了不同配比混合燃料的双韦伯函数修正系数,对其他工况的生物柴油及混合燃料的放热规律进行了预测。预测结果表明:生物柴油比例高的混合燃料的燃烧始点、最大放热率、放热第二峰值有所提前,其中预混合燃烧阶段的燃烧峰值较小,扩散燃烧阶段的放热峰值较大,预混合燃烧期缩短。     

柴油机复合型供给系统与环保融合的构想

柴油机供给系统分成配气系与油料系,功用是将空气和油料按时按量送进气缸内燃烧而产生动力,废气经排气管排入空气中。由于柴油机使用柴油作燃油,而配气机构又会减少20%~30%的进气量;所以经常导致废气的排放呈现出冒黑烟的状态。为解决问题,保证柴油机经常处于良好的工作状态,本着对柴油机的生物柴油使用与再制造,需要这部动力机油料供应系做相应的改进,以便气缸内按照石化柴油与生物柴油的比例关系,把两种油料直接送入气缸内燃烧;以生物柴油含氧量高的特点,促进燃烧过程彻底完全;并与经过专项扩建的配气机构融合,形成复合型供给系统,达到环保的目的。     

柴油机燃用柴油-二甲醚混合燃料的试验研究

在车用直喷式柴油机上进行了燃用柴油－二甲醚的试验研究。将燃料供给系统作了改动，增加了高压氮气瓶以消除气阻。对供油提前角、喷油压力、柴油－二甲醚比例等参数对柴油机供油及燃料 影响进行了研究。试验结果表明，燃用柴油－二甲醚混合燃料时，柴油机可在宽广的转速和负荷范围内稳定运行，最大爆发压力、压力升高率均低于原机，燃烧滞燃期缩短，预混合燃烧减少，NOx、CO及烟度排放均大大降低，HC排放在高负荷工况低于原机。     

甲醇柴油与生物柴油常规污染物的对比研究

通过对比实验研究了增压柴油机燃烧甲醇柴油和生物柴油对发动机动力性、经济性和排放特性的影响.研究结果表明:对于实验发动机,在喷油泵不做任何调整的情况下,直接燃烧甲醇柴油和生物柴油对柴油机动力性的影响均不超过10%.燃油甲醇柴油能降低CO和NOX的排放,但会引起HC排放量的上升;燃用生物柴油能降低CO和HC的排放,但会引起NOX排放量的上升.在各种工况下,燃用生物柴油均能大幅度降低柴油机的排气可见污染物,而燃用甲醇柴油在高负荷时会增加可见污染物的排放.     

乙醇/生物柴油混合燃料性能试验研究

通过在R4105T型柴油机上进行对比试验,研究了乙醇以不同比例与大豆油渣生物柴油混合燃烧时对柴油机动力性能、经济性以及烟度的影响.研究结果表明:与燃用纯生物柴油相比,柴油机燃用乙醇/生物柴油混合燃料时,碳烟排放量大大降低.其中,燃用B80E20时最大降幅可达55%;燃用B95E5时油耗率降低,最大降幅为5.6%;转速低于1700r/min时,B95E5动力性升高,平均增幅约为3.2%;燃用B90E10,B80E20时动力性下降、油耗率上升.     

小缸径低旋流直喷式柴油机结构参数匹配

通过在ＳＤ１９５和ＳＤ２１００两种柴油机上应用低旋流进气直喷燃烧系统的试验研究，探讨了燃烧室结构参数和供油系统参数的优化匹配及其对柴油机燃烧性能的影响，对小缸径柴油机推广应用低旋流进气直喷燃烧系统提供了有意义的参考。     

直喷式柴油机燃用不同燃料的放热规律研究

本文使用MATLAB软件,开发了一种适合于直喷式柴油机的通用型放热规律计算程序。利用该程序计算了直喷式柴油机燃用柴油、生物柴油等的放热规律。在YZ4102ZLQ柴油机上实测了燃用柴油和生物柴油的示功图,对比分析了两种燃料的燃烧放热特性。     

车用柴油机缩口型燃烧系统参数优化试验研究

在小型增压直喷式柴油机上采用缩口排放型燃烧室，对其喷射系统参数进行匹配试验研究。试验结果表明，在不影响柴油机性能的前提下，通过喷射系统参数的优化匹配，有效地改善了排放特性。     

涡流比对NO_x与Soot排放影响的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为3个方面,即进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。基于某企业开发的6缸直喷式柴油机,以AVL公司的FIRE v8.5为平台,以进气系统参数具有代表性的物理参数涡流比为对象,研究了它对直喷式柴油机排放性能的影响规律。在涡流比从1.0增加到2.6的过程中,随着涡流比的增大,喷雾重叠加剧,并向燃烧室挤流区域集中,燃烧室凹坑内空气利用率变差,不利于柴油机的扩散燃烧,Soot排放增大;在涡流比增大的同时,降低了整个燃烧室的平均温度,使NOx的生成量降低。     

高压共轨柴油机低微粒排放控制研究

运用数值模拟的方法研究了高压共轨柴油机的喷油系统、进气系统和燃烧系统等相关局部参数对燃烧与排放影响的规律,依据低微粒排放的控制目标提出了参数优化评价准则,得出了参数优化设计的趋势是燃烧室凹坑适当变浅、喷油提前角适当推迟、喷油压力适当提高以及涡流比适当减小。由此形成了柴油机局部优化方案,通过与原机对比,优化方案可以获得更好的综合排放性能,尤其是较低的微粒排放。推荐的设计参数为柴油机燃烧和低微粒排放控制提供了参考。     

降低增压柴油机NO_x排放的结构参数分析与试验研究

采用调整增压柴油机结构参数的方法降低NOx的排放量,并降低了成本。以4110型增压柴油机为例调整其燃烧室、喷油器以及喷油泵等结构参数,并进行分析、优化,对调整前、后的柴油机进行了试验。试验结果表明:优化后的柴油机能满足“欧Ⅱ”标准。     

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。     

4100型直喷式柴油机燃烧系统的改进设计

介绍了改进设计4100型柴油机燃烧系统的三要素燃油系统、进气系统、燃烧室所采取的主要技术措施,试验研究结果表明:通过对其燃烧系统进行优化设计,能使该机型达到降低燃油消耗率、排放的综合效果,为进一步改善4100系列柴油机的性能打下了基础。     

环烷酸铈消烟助燃剂改善内燃机有害排放的研究

为研究有助燃与消烟作用的柴油添加剂对降低柴油机排放的作用，在一台TY1100柴油机上分别用纯柴油和加0．15％环烷酸铈消烟助燃剂的柴油进行了试验，并测定了发动机性能、燃烧特性和各种有害排放气的浓度。试验表明，环烷酸铈消烟助燃剂对降低内燃机排放中的有害物质，特别是降低碳烟、NOx排放作用显著，柴油机负荷增加，碳烟、NOx排放浓度降低幅度增大，在负荷降低区域运转时，下降幅度减小。     

重型直喷柴油机缩口燃烧室结构特点与评价

为定量评价缸内瞬态气流特性,定义了涡流强度保持性概念。利用CFD软件FIRE对柴油机缩口直喷燃烧室内的气流分布特性进行了数值计算,在此基础上根据流场随曲轴转角变化特性的计算结果,用Matlab软件计算了瞬态的涡流强度保持性,由此分析燃烧室结构对涡流强度保持性的影响。同时试验研究了涡流强度保持性与喷射系统参数、进气涡流匹配时对柴油机性能的影响。结果表明,通过燃烧室结构控制涡流强度保持性,并与其他参数优化匹配后在动力性、经济性保持不变的前提下,可有效地改善柴油机的排放特性。     

高压共轨式直喷柴油机噪声控制的研究

对高压共轨柴油机的噪声进行了试验研究。采用缸压传递函数法对柴油机燃烧噪声和机械噪声进行了分离,试验结果表明,在一定转速下,负荷减小机械噪声减小,而燃烧噪声增大;在负荷一定下,转速增大,燃烧噪声和机械噪声均增大,但机械噪声的增大高于燃烧噪声。低速时和高速小负荷时燃烧噪声是降噪重点,高速、大负荷时机械噪声是降噪重点。同时对影响柴油机噪声和排放的相关参数进行试验研究和分析,并取得了一些有价值结果,对高压共轨柴油机降噪具有一定的指导借鉴作用。