正戊醇/F-T柴油混合燃料颗粒官能团与碳原子研究

通过186FA单缸风冷柴油机,燃用0号柴油、费托(F-T)柴油及正戊醇/F-T柴油混合燃料PE5、PE10和PE20(正戊醇体积分数分别为5%,、10%,和20%).使用自制颗粒采集装置采集排放颗粒,去除颗粒表面可溶性有机物(SOF)后使用X射线光电子能谱分析(XPS)测试颗粒表面含氧官能团与碳原子杂化形式.结果表明:O/C从高到低依次为0号柴油>PE20>PE10>PE5>F-T柴油,随着负荷增加,5种燃料颗粒的O/C均减小;颗粒表面羟基官能团(—OH)明显多于羰基官能团(C=O),两种含氧官能团的相对含量由高到低依次为0号柴油>PE20>PE10>PE5>F-T柴油,随着负荷增加,5种燃料颗粒的含氧官能团均降低;0号柴油颗粒的sp^3/sp^2大于F-T柴油,随着FT柴油中正戊醇掺混比例增加,排放颗粒的sp3/sp2相应增加.

正戊醇/F-T柴油混合燃料排放与颗粒特性研究

为了研究正戊醇/Fischer-Tropsch(简称F-T)柴油混合燃料对柴油机性能的影响,在186FA单缸风冷柴油机上分别燃用0#柴油、F-T柴油及在F-T柴油中添加体积比分别为5%、10%和20%的三种正戊醇/F-T柴油混合燃料PE5、PE10和PE20,分析其燃油经济性、常规排放气体和碳烟颗粒石墨化程度。结果表明:(1)与0#柴油相比,燃用F-T柴油后有效燃油消耗率与CO、HC、NO_X和碳烟排放均降低。3 600 r/min、10%负荷时,油耗降低3.6%;额定工况(3 600 r/min,100%负荷)时,CO、HC、NO_X和碳烟的排放降幅分别为48.1%、76.9%、33.0%和27.3%。(2)与F-T柴油相比,正戊醇/F-T柴油混合燃料随着正戊醇掺混比的增加,有效燃油消耗率上升,3 600 r/min、10%负荷时,PE5、PE10和PE20油耗分别增加了1.2%、8.9%和16.1%;CO排放在小负荷(10%和25%负荷)时增加,增幅为37.8%~134.0%,全负荷(100%负荷)时降低,降幅为8.6%~30.2%;HC排放增加,在所有工况点,增幅为14.3%~183.3%;碳烟排放降低,在所有工况点,降幅为5.7%~45.7%;NO_X排放在所有工况点均降低,降幅为2.9%~32.4%。(3)同一工况下,五种试验燃料产生的碳烟颗粒石墨化程度由高到低依次为F-T柴油>PE5>PE10>PE20>0#柴油,并且随负荷的增大各燃料颗粒石墨化程度均加强。表明正戊醇/F-T柴油混合燃料在F-T柴油的基础上,可有效降低碳烟排放,并可同时减少NO_X排放,解决了柴油机碳烟和NO_X排放之间"此起彼伏"的关系,而且油耗并无明显的增加,因此正戊醇/F-T柴油混合燃料具有一定的推广价值。

柴油机燃烧正戊醇/F-T柴油尾气颗粒物分析

采集不同比例的正戊醇与F-T柴油的混合燃料在柴油机内燃烧后的尾气颗粒物,并采用气相色谱-质谱联用仪、扫描电镜、热重分析仪分析了颗粒物的可溶性有机成分(SOF)、颗粒物粒径和氧化特性.研究结果表明,与F-T柴油相比,混合燃料尾气颗粒物表面SOF中多环芳香烃(PAHs)的相对质量分数显著降低,最高降幅达55%;混合燃料尾气颗粒物粒径集中在20~50nm;且颗粒物失重峰氧化温度降低,氧化活性增强.

F-T柴油掺混乙醇/正丁醇的排放试验研究

为了研究F-T柴油与乙醇/正丁醇形成的混合燃料的排放特性。文章根据混合燃料中氧质量分数相同的原则,配制了4种不同体积比的混合燃料,并按照八工况法进行试验。试验结果表明:与F-T柴油相比,燃用添加了乙醇/正丁醇的混合燃料能有效降低尾气烟度和NO_x的排放量,且尾气烟度与NO_x排放量的trade-off关系得到改善,但是,HC的排放量略有增加;中低负荷时,混合燃料的CO排放量均高于F-T柴油,高负荷时,混合燃料的CO排放量均低于F-T柴油;对比掺混不同醇类的混合燃料,乙醇/F-T柴油混合燃料降低NO_x和碳烟排放量的效果更明显。