柴油机燃用小桐子油燃烧与排放研究

分析了小桐子油的主要成分及理化性质.以ZH1115型直喷柴油机作为试验样机,用不同比例的油料作为燃料,测量了气缸压力及NO<,x>、HC、CO和烟度等废气排放,分析其负荷特性.燃用小桐子油与燃用柴油时相比,发动机气缸压力和压力升高率,NO<,x>、HC排放和排温均较低,烟度相当,只有CO排放略高.供油提前角提前时,燃用小桐子油的发动机气缸压力和压力升高率增大,NO<,x>排放量增加,排气温度略有降低,CO排放量变化不大,HC排放量减少.     

柴油机燃用小桐子油燃烧与排放研究

分析了小桐子油的主要成分及理化性质。以ZH1115型直喷柴油机作为试验样机,用不同比例的油料作为燃料,测量了气缸压力及NOx、HC、CO和烟度等废气排放,分析其负荷特性。燃用小桐子油与燃用柴油时相比,发动机气缸压力和压力升高率,NOx、HC排放和排温均较低,烟度相当,只有CO排放略高。供油提前角提前时,燃用小桐子油的发动机气缸压力和压力升高率增大, NOx排放量增加,排气温度略有降低,CO排放量变化不大,HC排放量减少。     

单缸柴油机燃用高温小桐子油的循环变动

以高温小桐子油在单缸水冷四冲程柴油机上进行试验,测录了多循环的瞬时气缸压力与高压油管燃油压力,对比分析了最大转矩点燃用柴油与高温小桐子油,燃用高温小桐子油在不同转速的全负荷工况与标定点转速不同负荷工况在喷油与燃烧过程中各参数的循环变动。结果发现,燃用小桐子油滞燃期的变动最突出;2000rpm时喷油持续期、滞燃期循环变动较大,使得其最大燃烧压力升高率的变动也较大;1400rpm时喷油前期和燃烧后期的缸内压力循环变动均较大;10%负荷,喷油过程循环变动大,同时喷入的燃油少,缸内空气量大,燃油雾化、蒸发、混合的不确定性增强,后续燃烧过程的差异大。     

直喷柴油机燃烧过程三维模拟研究

建立了直喷柴油机燃烧过程的三维燃烧模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的可行性。并通过模型分析了直喷柴油机燃烧过程中缸内的流场、喷油颗粒与燃油组分、压力、温度、NOx及O2浓度的分布,较详细的得出缸内各参数随时间和空间的分布变化规律。     

小桐子油制备生物柴油在柴油机上的试验

研究了利用小桐子油制备生物柴油的方法,找到合适的反应条件为甲醇约占油重的25%、催化剂NaOH占油重的1%、反应温度50～65℃、反应时间60～90min.通过对比试验,研究柴油机燃烧小桐子油制取的生物柴油和普通柴油对发动机经济性、动力性和排气烟度的影响.研究结果表明:燃烧小桐子油B20和B100,发动机启动性能良好、运转正常,动力性能与普通柴油基本相同,影响幅度不超过3%,油耗最多增加了10%;在供油提前角和喷油压力保持不变的情况下,燃用生物柴油可以较大幅度降低柴油机的排气烟度,最大降幅近70%.     

柴油机燃油喷雾和燃烧过程的数值模拟

介绍了作者开发的柴油机燃油喷雾和燃烧过程三维数值模拟程序的数学模型。以ＺＨ１１０５型柴油机的３种燃烧室为例,用该计算程序对燃油喷雾和燃烧过程进行了具体模拟计算,并与试验结果进行了对比,结果证明,程序具有较好的预测内燃机燃油喷雾和燃烧过程的能力。     

小缸径直喷柴油机喷雾与燃烧三维数值模拟

应用CFD软件对一台小缸径增压中冷柴油机进行了喷雾燃烧数值模拟,得到了详细的喷雾发展形态、燃油浓度分布和燃烧过程温度场、有害排放物分布等重要信息,为燃烧室结构优化设计和与油嘴匹配奠定基础。计算结果表明,计算示功图与实测值吻合较好;喷油阶段,油束存在碰壁现象,燃烧室凹坑底部燃油浓度较高;随着活塞下行,锥台与凹坑连接处空气运动较弱,燃油浓度较高,同时NOx与Soot生成与混合气浓度、空气运动、温度有密切联系。     

氧化钙催化小桐子油裂化制备燃料油试验优化

为获取氧化钙催化小桐子油裂化制备燃料油的最优工艺条件,以产率和酸值为试验指标,以反应温度、催化剂粒径和质量空速为试验因素进行3因素3水平正交试验,对试验结果进行综合平衡分析,得到最佳制备条件为:反应温度490 ℃,催化剂粒径2.5~5 mm,质量空速为1.56 h-1,在此条件下液态烃类的产率可达64.38%,产物酸值为1.3 mgKOH/g。氧化钙作为催化剂得到的液体产物酸值较低,其主要成分为烯烃、烷烃和醇类,具有良好的燃烧性能。      

柴油机燃用二甲醚复合燃烧试验

结合柴油机燃用二甲醚HCCI燃烧与缸内直喷燃烧各自的优点,提出了气道一气缸喷射复合燃烧方式,在一台改造过的柴油机上进行了试验研究.结果表明,燃烧过程包括二甲醚HCCI燃烧和缸内喷雾的预混及扩散燃烧,但随预混合率的不同呈现不同特征.随着预混合率增加,气缸压力、温度、压力升高率以及NOx排放量均先减后增.增大直喷供油提前角可改善油耗率,降低HC与CO排放量,NOx排放量会升高.与HCCI燃烧比较.采用适当预混合率和直喷供油提前角的复合燃烧,在保持NOx基本不变的条件下能有效地拓宽发动机工况范围,同时降低HC和CO排放量.     

标定工况柴油机燃用小油桐油料的循环波动研究

在单缸水冷四冲程柴油机上针对不同的小油桐油料进行了标定工况试验,测录了多循环的瞬时气缸压力与高压油管燃油压力,对比分析了喷油与燃烧过程中各参数的循环波动。结果发现,小油桐油的喷油始点比柴油迟1°CA,喷油持续期相当,最高喷油压力要高出近5 MPa;滞燃期比柴油缩短约3°CA,燃烧始点早于柴油约2°CA,燃烧压力升高率明显比燃用柴油时低,最高燃烧压力也低于柴油。在循环波动上,柴油的滞燃期、燃烧始点均较稳定。燃用加热后的小油桐油平均指示压力的波动率较低,其燃烧过程,特别是后燃期较为稳定。     

涡流室柴油机燃烧过程模拟

利用FLUENT软件构建了描述S195型涡流室单缸柴油机燃烧过程的三维数学物理模型,并对气体在涡流室内的运动情况进行了数值模拟分析,获得了缸内气体的压力变化、温度变化以及碳烟排放的情况。实测结果表明,该模型能够比较准确地模拟涡流室柴油机的燃烧过程。     

柴油机燃用植物油的耐久性试验研究

柴油机燃用植物油的短期耐久试验证明了菜籽油可作为一种代用燃料,但也暴露出了一系列的问题。试验后观察试验柴油机的主要零部件,可看到燃烧室的表面有大量的积碳、喷油器结焦、气门黏滞、缸套轻微刮伤等现象。这导致了柴油机性能的下降、油耗的升高和经济性的下降。其中,喷油器结焦和气门黏滞是性能下降的主要原因。     

DMC/柴油混合燃料共轨柴油机燃烧循环变动研究

研究了不同条件下DMC/柴油混合燃料共轨发动机的燃烧循环变动,以及COHR和EGR率对燃烧循环变动的影响。结果表明:共轨发动机燃用不同燃料时的燃烧循环变动率都较小;D10燃料燃烧的循环变动率大于纯柴油;发动机大负荷时的循环变动率相对较小;随着COHR的增加,以pmi为表征参数的循环变动系数变化不明显;以pmax为表征参数的循环变动系数略有增大,而以θd为表征参数的循环变动系数明显增长;D10燃料的循环变动系数随EGR率的增加呈缓慢增长,柴油则相对平稳;高的平均指示压力对应着短的火焰发展期。     

柴油机燃用菜籽油的耐久性试验研究

柴油机燃用菜籽油植物油的短期耐久试验证明了植物油可作为一种代用燃料,但同时也暴露出了一系列的问题.试验后观察试验柴油机的主要零部件可看到:燃烧室的表面有大量的积碳、喷油器结焦、气门黏滞、缸套轻微刮伤等现象.这导致了柴油机性能的下降、油耗的升高和经济性的下降.其中,喷油器结焦和气门黏滞是性能下降的主要原因.     

生物柴油-乙醇混合燃料的燃烧特性

研究了柴油机燃用生物柴油-乙醇混合燃料时的燃烧特性,结果表明:乙醇掺烧比小于30%时,各种不同比例的混合燃料的缸内压力曲线趋势相同;随着混合燃料中乙醇掺混比的增加,滞燃期延长,最大压力升高率增加,缸内最高燃烧压力增大,平均压力升高率曲线及峰值点依次滞后,放热率峰值增大且峰值点滞后,燃烧持续期缩短;最高平均压力升高率不大于0.6MPa/oCA,柴油机运转平稳.     

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.     

增压中冷柴油机燃用葵花籽油的燃烧和排放特性研究

葵花籽油具有与柴油相近的物理特性和燃烧特性,因此柴油机可以在不改变其结构的前提下直接燃烧葵花籽油。然而,葵花籽油的黏度高、热值低和挥发性差会使柴油机直接燃用葵花籽油时动力性下降。本文通过增加每循环供油量在保证柴油机动力性不变的前提下对比研究柴油机燃用葵花籽油的燃烧和排放特性。研究结果表明:柴油机燃用葵花籽油时着火晚、滞燃期长,大负荷时放热峰值高,燃油消耗率和NOx排放浓度增加,HC,CO和碳烟的排放有明显降低,但排气温度基本不变。     

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.     

农用柴油机燃用生物质焦油与柴油混溶油性能实验

根据生物质焦油中的可燃馏分与柴油互溶的可燃特性,研究了农用柴油机燃用不同比例的生物质焦油可燃馏分与柴油混溶油的动力性能,实验结果表明:生物质焦油可燃馏分与柴油混溶油具有良好的动力性和经济性,在农用柴油机功率较低时,各混溶油试样的消耗量均小于柴油;在农用柴油机功率较高时,生物质焦油可燃馏分掺混替代比例为10％时的混溶油消耗量低于柴油,而生物质焦油可燃馏分掺混替代比例为20％时的混溶油消耗量高于柴油,且燃用混溶油时农用柴油机的最大功率均超过农用柴油机的额定功率,可满足农用柴油机的动力要求.