DOC与POC耦合柴油机燃用调合生物柴油颗粒物的排放特性

在一台高压共轨柴油机上进行燃用调合生物柴油(B0、B10和B20)台架试验,利用MOUDI颗粒分级采样系统和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分别研究氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)结合颗粒氧化催化器(particle oxidation catalyst,POC)对颗粒物的粒径质量浓度分布和可溶性有机组分(SOF)的影响。结果表明:随着生物柴油的掺混比增加,各粒径范围的排气颗粒物质量浓度均下降,质量浓度峰值均在0.18~0.32μm;颗粒物SOF中脂类、酸类质量分数增加,烷烃类、芳香烃、酚类物质质量分数减少;B0和B20的碳原子数质量分数均呈现近似以C16为峰值的正态分布。加装DOC+POC后,3种燃料颗粒物的质量浓度均降低,聚集态颗粒的质量浓度转化率高于粗颗粒态,其中B20聚集态转化率最高,为58.36%;随着生物柴油的掺混比增加,DOC+POC对SOF的转化率增大,其中B20颗粒中SOF转化率达65.15%;DOC+POC对脂类和酸类物质净化作用明显,加装DOC+POC后,B20脂类和酸类物质的质量分数降幅分别为55.45%和43.27%;DOC+POC对B20颗粒物中SOF的C12~C18氧化作用明显。     

脂肪酸酯在TG-DSC下的挥发与氧化特性

在N2和O2氛围下,分别对饱和脂肪酸甲酯(C16∶0和C18∶0)和不饱和脂肪酸甲酯(C18∶1)3种纯酯以及来源于生物油脂的混合酯样品进行热重-差示扫描量热法(TG-DSC)研究。研究发现:在N2氛围下,C16∶0的起始失重温度为157.3℃,要比C18∶0低;而C18∶1比C18∶0更容易挥发,对应的起始失重温度分别为175.9℃和193.7℃;由3种纯酯在N2和O2氛围下各自起始失重的温度间隔可判断出碳链较长的C18∶0着火性能最佳,C16∶0与之接近,C18∶1的着火性能最差;3种纯酯样品的TG-DSC曲线在N2氛围下因挥发和热解均呈现出吸热峰,而在O2氛围下在剧烈燃烧时呈现放热峰形。混合酯在不同氛围下都呈现了与纯酯相类似的热重特性和热流峰形,其中所占比例较大的组分对混合酯燃料特性起着关键性的作用。     

生物柴油催化转移加氢改善其燃烧特性

采用催化转移加氢法对大豆油生物柴油(SME,soybean methyl ester)进行适度加氢制备部分加氢大豆油生物柴油(PHSME,partially hydrogenated soybean methyl ester),分析比较生物柴油加氢前后的组分、过氧化值、碘值、十六烷值与运动黏度等燃料特性参数,并基于热重-差示扫描量热法(TG-DSC,thermogravimetry-differential scanning calorimeter)研究加氢提质生物柴油的着火燃烧性能。结果表明:以异丙醇为供氢体、水为反应介质和Raney-Ni为催化剂,在温度85℃和常压下对SME进行催化转移加氢反应,经GC-MS(gas chromatography-mass spectrometry)检测发现高不饱和组分选择性转化为低不饱和或饱和组分,不饱和程度降低了46.2%。尽管PHSME的运动黏度略有增加,但其氧化安定性得到明显改善,且十六烷值也升高至合理的范围。在空气氛围下,由于PHSME相比于SME的分子结构变化及运动黏度增加,其在初始阶段不易挥发,但在高温阶段平均氧化速率更高,其终了失质量温度比SME提前7.2℃。由于PHSME的适度的高十六烷值属性,在DSC曲线可见其放热始点温度比SME提前10.7℃,说明提质生物柴油具有优越的着火性能。     

脂肪酸甲酯生物柴油改善低硫柴油的润滑性能

生物柴油可作为改善低硫柴油润滑性能的天然添加剂。该文将豆蔻酸甲酯(C14:0)、棕榈酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)、油酸甲酯(C18:1)、亚油酸甲酯(C18:2)、亚麻酸甲酯(C18:3)、蓖麻醇酸甲酯(C18:1 OH)及蓖麻油甲酯和餐饮废油甲酯按照0.5%、1.0%、1.5%和3.0%的体积分数添加到低硫柴油中,在高频往复试验机(high-frequency reciprocating rig,HFRR)上进行润滑性能测试,探究脂肪酸甲酯的碳链长度、不饱和度及含羟基等结构特征对润滑性能的影响。结果表明,长碳链脂肪酸甲酯一般比短链润滑效果好;碳链长度为十八的脂肪酸酯中,不饱和程度即碳碳双键数目越高则润滑性能越好;而在相同碳链长度和不饱和度条件下,含羟基的蓖麻醇酸甲酯的润滑改善效果优于油酸甲酯。由多种脂肪酸酯构成的混合物生物柴油的润滑性能要优于某单一的纯脂肪酸甲酯。在低硫柴油中,当某饱和脂肪酸甲酯的体积分数比例达3.0%时,或不饱和酯的体积分数达到1.5%时,或生物柴油的体积分数达1.0%时,可使低硫柴油的润滑性能指标满足相关标准。研究脂肪酸甲酯的各种结构特征对其润滑性能的影响及作用机制,有助于筛选合适的生物柴油组分及其添加浓度作为低硫柴油的润滑添加剂。     

生物柴油冷滤点与其化学组成的定量关系

生物柴油的低温流动性主要取决于化学组成。为了量化表征生物柴油组成与其冷滤点的关系,采用气相色谱-质谱与冷滤点分析技术和多元线性回归分析方法,分析了生物柴油的脂肪酸甲酯组成和冷滤点,研究了脂肪酸甲酯组成对冷滤点的影响规律。研究表明：生物柴油主要由14～24个偶数碳原子组成的长链脂肪酸甲酯组成,其中饱和脂肪酸甲酯主要为C14:0～C24:0,不饱和脂肪酸甲酯主要为C16:1～C22:1、C18:2～C20:2和C18:3。120种生物柴油油样中,乌桕梓油生物柴油的冷滤点最低,为-14℃,花生油生物柴油的冷滤点最高,为13℃。生物柴油的脂肪酸甲酯的含量与分布不同,冷滤点差异较大。冷滤点随饱和脂肪酸甲酯含量的增加呈线性升高,且碳链长的较短的增加显著;随不饱和脂肪酸甲酯含量的增加而呈线性降低,且不饱和度高的较低的降低略明显。建立了线性相关性非常显著（R=0.971）的基于组成的冷滤点预测模型。研究结果为不同环境下生物柴油的推广应用提供参考。     

增程型电动轿车动力系统的参数匹配及试验研究

以某款增程型电动轿车为研究对象,在整车性能指标和系统结构确定的基础上,从电驱动系统、电储能系统、增程器及控制模式等方面出发,对整车动力系统进行了参数匹配分析及相关试验研究.同时通过Matlab/Simulink和Advisor联合仿真,在NEDC循环工况下对E-REV动力性进行了仿真分析.仿真及试验结果表明:发动机转速在2 800 r/min时可保证发电功率为6 kW,电池SOC变化曲线符合电量耗尽模式控制策略,驱动电机输出转矩满足E-REV行驶动力性要求,所确定的动力系统方案满足整车基本性能要求.     

轻度混合动力车发动机Start/Stop系统控制策略

发动机怠速自动起停是轻度混合动力车的重要工作模式,它能避免发动机在怠速工况下运行,可减少燃油消耗及尾气排放。该文对集成起动机/发电机(ISG)轻度混合动力车发动机起动动力学和发动机Start/Stop系统控制策略进行了研究,同时在Matlab/Simulink中建立了整车控制器模型,在NEDC循环工况下对发动机和ISG电机的协调输出转矩进行了仿真分析,最后进行了发动机起动及整车转鼓对比试验。仿真及试验结果表明,Start/Stop系统能保证发动机在怠速工况下正常停机,通过Start/Stop系统的协调控制,发动机在整个循环工况下运转平稳,转矩输出值在低油耗区;和传统车相比,加装Start/Stop系统的轻度混合动力车HC和CO排放下降明显,百公里油耗由8.60L下降到7.30L,节油效果显著。     

基于差示扫描量热法和热力学模型的生物柴油结晶行为分析

棕榈酸甲酯(C16:0)、硬脂酸甲酯(C18:0)和油酸甲酯(C18:1)是生物柴油的主要组成部分。为了深入探究生物柴油的结晶行为,该文基于差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)分析了这3种脂肪酸酯的物性参数,研究发现饱和脂肪酸甲酯C16:0和C18:0的熔点和熔化焓远远高出不饱和脂肪酸甲酯C18:1的值,C16:0和C18:0的熔点分别为301.57、310.92 K,C18:1的熔点为255.01 K。对脂肪酸酯组成的二元溶液进行DSC扫描,DSC曲线出现了2个放热峰,并且溶液的结晶点要低于首先析出的饱和脂肪酸酯纯物质时的熔点;随着饱和脂肪酸酯质量分数的增加溶液的结晶点温度也相应提高。将生物柴油当作由多元脂肪酸甲酯的混合溶液时,C16:0和C18:0等饱和脂肪酸甲酯作为溶质,C18:1等不饱和脂肪酸甲酯作为溶剂,建立了热力学模型计算溶液的结晶点温度。将脂肪酸甲酯的混合溶液近似为理想溶液时对此模型进一步简化,并利用简化模型计算得到4种生物柴油的结晶温度,与实测值进行比较得到了很好的验证效果。该研究可为优化生物柴油低温流动性的技术措施提供参考。     

轻度混合动力汽车运行模式控制

基于实际工程应用的目的,分析了轻度混合动力汽车不同运行模式间的状态迁移及相应模式下的控制策略,通过加速踏板和电子节气门开度变化,详细讨论了行驶模式下的控制策略。在Matlab/Simulink中建立了整车运行模式的状态逻辑模型,在给定的ECE15+EUDC循环工况下进行了仿真分析。最后在转鼓试验台上对改装前后的传统车和轻度混合动力车进行了排放和油耗对比试验。仿真及试验结果表明：在给定的循环工况下,发动机和ISG电机的输出转矩能满足工况需求;改装后的轻度混合动力车相比传统车而言,HC排放降低73.3%、CO排放降低35%,且远低于欧Ⅲ排放限值,百公里油耗约降低15.1%,节油效果明显。     

利用热力学相平衡分析生物柴油晶体析出规律

生物柴油主要是由饱和脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯组成的混合溶液,从热力学角度分析,生物柴油的蜡晶析出是溶液由液相向固相转变的相平衡过程。该文建立将液相组成作为理想溶液且固相成分不互溶的理想溶液模型（模型一）和基于活度系数模型与正规溶液理论的正规溶液模型(模型二),分别计算了蜡晶的析出温度,并且通过模型二计算出在给定的温度下的析蜡量与石蜡的组成。两模型在计算析蜡点的温度精确性方面还是比较理想的误差在5 K左右。研究发现石蜡沉积量与饱和脂肪酸酯的量成一定的比例关系,而且石蜡沉积并不是按照脂肪酸酯熔点高低的顺序进行析出,析出的石蜡中同时包含了低熔点脂肪酸酯。固液平衡常数是表征物质在溶液中析出能力的决定性因素,在一定温度下,不饱和脂肪酸酯的固液平衡常数一般在0.1以下,而饱和脂肪酸酯的固液平衡常数却大得多。该研究阐明的晶体析出规律,可为优化生物柴油低温流动性技术措施,推动生物柴油在低温环境下的应用提供参考。