柴油机燃用生物柴油的经济性和排放特性

在一台电控高压共轨增压中冷柴油机上进行了燃用B10,B20和B30等3种掺混比例的黄连木籽生物柴油与纯柴油的经济性和排放特性试验。试验发现,在相同转速下,柴油机的燃油消耗率随负荷的增加而降低。2000 r/min时,生物柴油在中小负荷的燃油消耗率略低于柴油;大负荷时,4种燃料的燃油消耗率相当;随着负荷的增大,柴油机的CO和THC排放降低,NOx升高;相同工况下,生物柴油的NOx排放与生物柴油相当,无明显变化。由此可见,高压共轨柴油机燃用黄连木籽生物柴油可以在NOx排放基本不升高的前提下降低CO和THC的排放。     

乙醇—生物柴油—柴油混合燃料对柴油机性能和排放的影响

基于乙醇、生物柴油和石化柴油物化性质的互补性,配制了乙醇-生物柴油-柴油混合的多组分燃料(简称BED燃料),在0℃、10℃、15℃、20℃环境下研究了BED燃料相溶性和稳定性,试验研究了6组不同比例BED燃料对柴油机性能和排放的影响.结果表明:在不对柴油机做任何改动的情况下,燃用BED燃料后在中间转速大负荷工况下动力下降较大,下降幅度随乙醇和生物柴油组分的增加而升高,最大降幅达到10.2％;当量燃油消耗率低于纯柴油,在低负荷时,不同比例BED燃料的当量燃油消耗率不呈现明显的变化规律,在高负荷时,当量燃油消耗率随BED燃料含氧量增加而降低,最大下降9.2％;CO排放量在高负荷时明显下降,最大下降70.1％;NOx排放量随BED燃料中生物柴油比例的增加而上升,随乙醇比例的增加而降低,标定工况下最大上升29％;THC排放量随生物柴油比例的增加而下降,随乙醇比例的增加而上升,其中标定工况下最大下降32.6％.     

压燃式发动机燃用柴油/乙醇的研究

在具有双喷射系统的压燃式发动机中，用一个喷射系统喷射乙醇(C2H5OH)作为主要燃料，另一个喷射柴油作为引燃燃料，进行不同负荷下的性能和排放试验。试验结果表明，用柴油引燃的压燃式乙醇发动机与原柴油机相比，烟度最大可下降56％，NOx排放量可下降50％～68％，但CO和THC排放量上升较多。     

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。     

利用机内和后处理措施改善柴油机的排放特性

采用低排放缩口型燃烧室且推迟供油提前角的方法降低轻型车用柴油机的NOx排放,同时采用氧化型催化后处理装置进一步降低CO、HC排放。试验结果表明,采用催化剂含量不同的氧化催化装置后,对柴油机排放净化效果不同。结合机内控制NOx排放的技术措施,采用氧化型后处理方式可明显改善车用柴油机的排放特性。氧化型催化转换装置的转换率与催化剂的含量有关,对一定结构催化转换装置存在最佳的催化剂含量,而且其转换率随空燃比的变化而变化。     

喷油压力与供油提前角对乙醇柴油发动机的性能影响

通过实验方法研究喷油压力与供油提前角对燃用乙醇柴油混合燃料的发动机性能的影响规律。研究结果表明喷油压力增大,功率升高,油耗增加,烟度显著降低,NOx排放变化不大,HC,CO的排放会增加;转速升高,喷油压力对HC,CO排放的影响减弱;随着供油提前角增大,功率基本不变,油耗先增加后降低,NOx排放升高,烟度降低,HC与CO的排放呈先增大再降低的趋势。     

二甲醚燃料特性及其应用性能试验研究

介绍了二甲醚(DME)的理化特性和燃料特性，分析了DME作为压燃式发动机代用燃料的优点与存在的问题。性能试验结果表明，DME发动机炭烟排放非常低。对于自然吸气DME发动机，在中小负荷工况下，CO排放与柴油机相近，THC排放比柴油机低；但在大负荷工况时，由于混合气形成条件苛刻，燃烧不完全，易造成CO和THC排放较高。采用增压技术有利于降低排放和改善燃料经济性。     

通用小型汽油机N_2O形成机理及影响因素

目前EPAⅢ阶段排放法规对通用小型汽油机的非常规温室气体N2O提出测量要求。为了对这种非常规排放物在通用小型汽油机上的排放机理进行详细的研究,试验以168F汽油机为基础,按照EPAⅢ阶段排放法规测试要求,分别对发动机使用工况以及氧化催化转换装置对N2O排放影响进行试验研究。试验结果表明:在节气门全开时N2O的排放值随着混合气浓度增大而增大,在通用小型汽油机采用功率混合气浓度时,N2O排放约为31×10-6。与原机相比,加装氧化催化转换装置后,CO降低了88.8%,NO降低了51.2%,N2O降低了76.3%。根据EPAⅢ阶段排放法规,综合比较CO和THC+NOX比排放后,在混合气浓度为0.86,CO比排放为145.4g·(kW·h)-1,THC+NOX的比排放11.6g·(kW·h)-1,此时N2O的比排放为0.21g·(kW·h)-1。     

两用燃料小型点燃式发动机的性能

介绍了将小型汽油机改造为两用燃料发动机使用的一体式比例混合器的结构与工作原理。台架试验表明，应用新研制的混合器使两用燃料发动机在使用汽油燃料时发动机的性能与原机一致；使用LPG燃料时发动机的动力性与原机相当，经济性明显改善，HC和CO排放大幅度降低，但稳态NOx排放恶化。怠速排放优于北京市地方排放法规的限值。     

醇类燃料点火提前角对汽油机性能和排放的影响

通过旋转分电器外壳改变点火提前角来研究其对燃用M20甲醇-汽油和E20乙醇-汽油(甲醇、乙醇体积分数均为20%)混合燃料电喷汽油机的性能和排放的影响.试验结果表明:汽油机燃用M20和E20时最高压力点比纯汽油分别提前1℃A(曲轴转角)和0.5℃A,最佳点火提前角分别提前约2℃A和1℃A;随着点火提前角的增大,燃用2种燃料的汽油机性能和排放变化趋势相似,均表现为扭矩和功率增大,能量消耗率降低,CO、HC和NOx排放量增加.     

汽油-丁醇混合燃料在汽油机中燃烧的数值模拟研究

运用CFD软件模拟了汽油掺混丁醇后的燃烧过程。将丁醇按体积比10%、20%和30%与汽油掺混,研究了这3种混合燃料在不同当量比时缸内温度、缸内压力、放热率和NO排放的情况,并与汽油作了比较。结果表明:燃用B10和B20的发动机缸内温度和缸内压力值均较汽油增大,而B30与汽油的接近。在稀混合气区,混合燃料的放热率均较汽油高;在浓混合气区,混合燃料的放热率较汽油的低。B20和B30在各当量比时的NO排放均较汽油低,B10在稀混合气区低于汽油,在浓混合气区高于汽油。     

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。     

E10乙醇汽油在通用小型汽油机中的应用研究

在非道路用车辆中使用的通用小型汽油机未做调整的情况下,试验研究了燃用E10乙醇汽油对发动机动力性、经济性及排放性的影响。试验结果表明,通用小型汽油机燃用乙醇汽油后,动力有所下降,但下降幅度不超过5%;与93#标准汽油相比,中小负荷下乙醇汽油的燃油消耗率有所增加,而大负荷时与汽油基本持平;按照EPA排放法规对其比较排放性,发现乙醇汽油在满足法规要求的情况下,CO有所下降,而HC,NOx有所增长。     

乙醇、乙二醇二甲醚与柴油混合燃料排放特性研究

提出了将乙二醇二甲醚作为乙醇柴油燃料的一种组成成分,利用乙二醇二甲醚好的发火性来改善乙醇柴油燃料差的发火性。试验表明乙二醇二甲醚与乙醇、柴油互溶,具有较好的稳定性。对三种比例混合燃料测试了柴油机在主要工况下的性能与排放特性,得出乙二醇二甲醚加入量以E20为最佳,此时,烟度降低了约80%,NOx略有增加,燃油消耗率略有下降。此外考察了随着十六烷值的变化对混合燃料的排放特性的影响,得出随着十六烷值的增加,NOx排放逐渐增加,对烟度和经济性存在一个最佳值。     

内燃机尾气余热重整制氢混燃性能试验

针对氢气在汽车上不易存储和携带的问题,利用自行设计的一套燃料重整制氢系统回收发动机尾气余热,实现乙醇水蒸气重整制氢.通过改装发动机进气管,将制取的重整气引入发动机,和汽油一起实现混合燃烧.试验中汽油机的转速为1800 r/min,进气压力为61.5 kPa,在不同的过量空气系数下,分别对原机和重整气掺混体积分数2.5％的汽油机的性能进行研究.研究结果表明,随着过量空气系数的增大,重整气中氢气的体积分数越来越大,而一氧化碳的变化趋势则相反.重整气的引入缩短了火焰发展期和快速燃烧持续期,提高了发动机的指示热效率,并降低了HC的排放量,而CO和NOx的排放量略有增加.     

掺混重整气对汽油机燃烧及排放特性的影响

车载燃料重整制氢技术可以回收发动机尾气余热,在线制取重整气与汽油混合燃烧。基于一台1.6L四缸汽油机,在转速1800r/min,进气道绝对压力61.5kPa,理论当量比条件以及最大制动扭矩点火角条件下,考察混重整气对汽油机燃烧和排放性能的影响。试验结果表明：随着进气中重整气混合分数的逐渐增加,重整气中氢气的体积分数逐渐升高,燃油油耗率降低,指示热效率升高。尾气中HC、NOx和CO2的排放量降低,而CO的排放量则有所升高。     

车用直喷二甲醚发动机的排放控制试验

对CA498型车用直喷二甲醚发动机采用2种排气再循环（EGR）方案进行试验研究。结果表明，随着EGR率的增加，2种方案都可以降低二甲醚发动机的NOx排放量，其中采用方案2冷EGR时NOx排放量下降显著，EGR率达到20％时，NOx排放量可下降约40％，且二甲醚发动机的热效率无明显下降。在二甲醚发动机上加装氧化型催化反应后处理器的试验结果表明，氧化型催化反应器在所有工况下都可使二甲醚发动机的CO排放量显著下降。试验结果表明采用EGR、氧化型催化反应处理器是控制二甲醚发动机排放的有效措施。     

甲醇柴油混合燃料对柴油机性能的影响

在一台4102QB型直喷式柴油机上研究了柴油与不同添加比例甲醇相混合的燃料对柴油机动力性能和排放性能的影响。试验结果表明，在柴油机参数不作任何改动的情况下，燃料中随着甲醇添加比例的增加，柴油机的动力性有所下降，柴油机烟度和CO的排放量都明显降低，但HC和NOx的排放量有所增加。     

降低车用汽油机排气污染物技术研究

介绍了同时降低车用汽油机NOx,CO,HC三种有害排放物的一套技术方案。其中NOx排放通过排气再循环降低，开发出了具有较优排气再循环率特性的排气压力控制点EGR系统，并阐明了其结构及工作原理，由于采用EGR系统而产生的整机小负荷油耗恶化状况可通过适当提前点火加以弥补；CO排放通过严格控制空燃比加以限制；强制怠速工况HC排放可通过采用强制怠速断油装置消除。给出了相应的整机排放控制和优化试验结果，证实了所提方案是有效、可行的。     

电喷发动机与汽油添加剂适应性试验分析

乙醇用作汽油添加剂对电喷发动机性能影响很大。结合有关乙醇汽油的研究及应用情况,在JM491Q-ME型发动机上与燃用无铅汽油时进行适应性对比试验,分析了E10#汽油对电喷发动机适应程度,提出发动机适应新燃料的结构改进方案。研究表明:在不改变发动机整体结构条件下燃用乙醇添加剂汽油发动机功率和扭矩输出有所降低,通过有针对性的对发动机做些小的结构调整,如采用增压技术、增加压缩比等使其适应油料变化不仅能够弥补动力性不足,还能提高燃油经济性,降低车辆排放污染。