乳化剂对甲醇柴油液滴蒸发微爆特性的影响

乳化燃油微爆能够促进燃油雾化和混合,影响其微爆性能的关键是乳化剂。文章采用机械搅拌加超声搅拌法制备了微乳化甲醇柴油,研究了乳化剂种类和含量对微乳化甲醇柴油稳定性和分散性的影响规律。研究结果表明:采用复合乳化剂和增加乳化剂含量均能提高微乳化甲醇柴油的分散性;增加乳化剂含量能够提高液滴微爆强度,推迟初次微爆时刻,减少液滴寿命,降低稳定阶段的液滴蒸发速率;当甲醇和乳化剂的质量比为10∶5和10∶8时,液滴微爆强度分别比甲醇和乳化剂质量比为10∶3时提高了34.3%和37.6%。

低硫柴油用纳米氧化铈抗磨助燃添加剂的性能研究

为了解决深度脱硫工艺导致的柴油摩擦学性能差引起的喷油器磨损失效问题及纳米添加剂粒径大分散性差等问题,制备了超小粒径(1~2 nm)CeO_(2)纳米微粒,其拥有优异的分散性。将其作为0号柴油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机和自动量热仪测试了其摩擦学性能和助燃性能,采用热重分析仪在氧气气氛下分析柴油的氧化燃烧过程。结果表明,向柴油中添加CeO_(2)纳米微粒能够增强其减摩抗磨性能,与柴油相比磨斑直径减小约13%,摩擦系数降低约27%,燃烧热值提高约16%。

基于相变材料的固体氧化物电解池热管理策略研究

为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM的热管理策略对SOEC温度、电流密度和化学反应速率等的影响。结果表明:使用PCM进行热管理能够有效抑制波动电压输入下SOEC内部的温度波动,避免SOEC内部产生剧烈的温度变化,同时能够显著提升温度均匀性。在电压从1.34 V增加至1.50 V再降至1.10 V这一动态输入过程中,使用PCM能够使电解池的最大温度从1 205 K降至1 151 K,降低了4.48%,最小温度则从1 114 K增加到了1 142 K,增加了2.51%,SOEC温度均匀性最大可达90.13%。基于PCM的热管理策略有利于SOEC长期稳定运行。

正戊醇/正十二烷二元燃料不同喷射压力下燃烧与排放特性

为探究戊醇燃料对于发动机的适应性,建立了正戊醇/正十二烷二元燃料的燃烧模型,探究了不同喷射压力下二元燃料的燃烧与排放特性。结果表明随着二元燃料中戊醇比例的增加,平均指示压力的降低和未燃燃料的增加导致指示热效率降低;同时缸内低温区域和低当量比区域增加,氮氧化物和碳烟排放均降低;但不完全燃烧增多,因此一氧化碳和未燃碳氢排放增加。此外,提高喷射压力增强了二元燃料的雾化效果,缸内平均温度提高,高温富氧区域增多,氮氧化物排放增加而碳烟排放降低。由于不完全燃烧的减少,一氧化碳和未燃碳氢排放降低,但由于喷射压力为300 MPa时易出现撞壁现象导致二者再度升高。

基于空气辅助喷射不同温度航空煤油喷雾特性可视化研究

为了探明燃油温度和喷油脉宽对空气辅助航空煤油喷雾特性的影响,在定容燃烧弹上搭建空气辅助燃油喷射系统,利用高速阴影成像技术探究了不同燃油温度和不同喷油脉宽下航空煤油的喷雾特性。研究表明,当喷油脉宽为12 ms时,高温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴径向运动,低温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴轴向运动,燃油温度从40℃降低到-40℃时,平均索特平均直径增大了14.7%,小粒径的占比大幅度减少;燃油温度为-40℃时大喷油脉宽下出现的“两段喷雾”对喷雾前后期的贯穿距和面积有不同的影响,喷雾卷吸幅度和宽度增大,喷油脉宽从5 ms增加到14 ms时,平均索特平均直径增加了22.2%。因此低温冷起动大喷油脉宽时,适当提高燃油温度可有效促进发动机顺利起动。

基于FMECA模糊综合评价法的甲醇燃料风险分析

针对各种船用替代燃料实船应用的风险,提出失效模式、后果和严重度分析(failure modes,effect and criticality analysis,FMECA)模糊综合评价法,即将传统的FMECA半定量风险评估法转化为定量风险评估,同时综合考虑各风险因素间的相互影响。将该方法运用于63000 t液货船的甲醇燃料风险评估中,结果表明甲醇燃料的风险等级为中等,与实船应用结果相符,证明该方法可用于船用替代燃料的风险分析。

改变喷油压力对柴油机掺烧水/生物柴油性能的影响

基于某常规增压柴油机,研究了掺烧代用燃料生物柴油对柴油机性能的影响。但是,相比柴油,生物柴油黏性较大,含氧量高,对柴油机影响较大。因此对掺烧水/生物柴油做进一步研究,通过提高喷油压力进行优化。在柴油机75%中高负荷下,选择以下工况进行研究:生物柴油掺混比为40%,掺水率为2%~8%,喷油压力为31 MPa~61 MPa。结果表明:随着掺水率增加,缸内爆压下降幅度较小,NO排放降幅较大,能有效缓解生物柴油富氧性带来的NO废气增加问题;随着喷油压力升高,燃油雾化效果变好,最高爆发压力也有所提高,CO与碳烟排放得到优化,这改善了掺烧生物柴油带来的燃油雾化效果变差的不利影响。最终选择生物柴油掺混比为40%,掺水率为8%,组合喷油压力为41 MPa为最佳组合,该组合下的NO排放及缸内爆压与原机相当,CO和碳烟的排放优于原机。仿真结果可为生物柴油的实际应用提供解决措施。

发动机机油综合性能台架试验评价方法

为快速准确评价机油与发动机的匹配情况,以某2.0 L柴油机为研究对象,设计机油综合性能台架试验评价方法,测试并改进机油配方,考核机油综合性能,并进行实车道路验证。以机油针对性评价要求为基础,设计以全速全负荷工况、中间转速高转矩工况为主,道路行驶常用工况、烟度极值工况、怠速工况为辅的台架试验循环。通过机油综合性能台架试验测得机油性能参数与实车道路试验的吻合度较高,并具有一定的苛刻度,可等效替代实车道路试验评价。

150BS基础油空间位阻和自氧化效应对柴油机油清净性的影响

采用曲轴箱模拟试验法考察了150BS基础油对柴油机油清净性能的影响,利用^(13)C NMR和凝胶渗透色谱对柴油机油组分进行了结构表征。实验结果表明:加入1%150BS基础油时清净性效果最优,加入5%150BS基础油时清净性效果最差。150BS基础油与柴油机油所用Ⅱ类基础油相比,其分子粒径更大。低含量150BS基础油空间位阻效应降低了机油组分自由基碰撞结合的概率,进而提高了柴油机油清净性能;而高含量150BS基础油在空间位阻效应抑制机油组分自由基碰撞概率的同时,自身产生更多自由基,反而提高了自由基碰撞结合概率,致使柴油机油清净性变差。

船用中高速机低碳零碳技术发展现状及展望

介绍国内外船舶排放法规,指出作为传统船舶动力的中高速柴油机须进行技术优化以逐步实现碳减排,满足排放法规以及能源政策的要求。分别以天然气和甲醇为例介绍低碳燃料在船用中高速机中的应用,以氢气和氨气为例介绍零碳燃料在船用中高速机中的应用。在此基础上预测未来船用中高速机用燃料的发展。

不同黏度润滑油与冷却水温度对发动机性能影响研究

润滑油对发动机的强化程度、缸内燃烧压力、发动机经济性和排放性能有显著影响。随着排放标准的日益严格和发动机技术的不断发展,柴油机爆发压力不断提高,有必要重新认识润滑油对柴油机经济性和排放性能的影响。在一台满足国六排放标准的重型柴油机上进行了外特性和负荷特性试验,研究了15W-40和5W-30两种黏度等级的润滑油与冷却水温度对发动机性能的影响。结果表明:对于外特性试验,使用小黏度的5W-30润滑油,燃油消耗率比使用大黏度的15W-40润滑油最多高1.76%;使用两种润滑油的最大功率相同,最大转矩、最高爆发压力有微小差异。对于负荷特性试验,发动机在低转速下,使用5W-30润滑油的燃油消耗率比使用15W-40润滑油低,最多低1.14%;在中等转速下,中高负荷时,与使用15W-40润滑油相比,使用5W-30润滑油的燃油消耗率有时略高,有时略低,存在一定的波动性;在高转速下,使用5W-30润滑油的燃油消耗率比使用15W-40润滑油低,最多低0.36%。在全工况范围内,使用15W-40润滑油的THC排放均低于使用5W-30润滑油;中高负荷时,随着转速的升高,使用15W-40润滑油的THC排放比使用5W-30润滑油低更多。总体上,两种润滑油对碳烟排放的影响差异较小。两种润滑油对NO_(x)和CO排放基本没有影响。在低冷却水温度下,使用两种润滑油的节油效果差异很小;随着冷却水温度的升高,使用5W-30润滑油的节油效果更明显。

氨柴双燃料高压缩比发动机柴油喷射策略优化

为了提高氨柴发动机的燃烧效率与热效率,研究了柴油喷射策略对燃烧与排放特性的影响。在一台6缸、压缩比21的氨柴发动机上,采用了进气道喷射氨并缸内2次喷射柴油的控制方法。用柴油第1次喷射来活化缸内热氛围,用第2次喷射来控制燃烧相位。结果表明:提前柴油第1次喷射时刻,可使氨柴模式的氮氧化物(NOx)排放减少30%;增加第1次喷射量有助于提高氨燃烧效率,并能减少85%的N2O和50%的CO排放。随第1次喷射量的增加,有效热效率先升高后降低。相比同压缩比下纯柴油模式,优化的氨柴双燃料模式的柴油喷射策略下,最高有效热效率提高1.2个百分点。因此,该文的优化柴油直喷策略,可节能和降低重型车辆的碳排放。

活塞环和气缸套表面形貌对润滑性能的影响

综合考虑缸套热变形、缸套温度场、弹性变形以及润滑油变黏度等因素影响,建立活塞环-缸套摩擦副的瞬态流体动压润滑计算模型,分析发动机工况、活塞环-缸套接触面粗糙度方向和粗糙度大小对摩擦功耗和窜气量的影响。研究发现,当转速升高时,摩擦功耗升高,影响发动机效率;活塞环采用横向粗糙度方向和缸套采用纵向粗糙度方向的组合,能够同时使窜气量和摩擦功耗处于较低的水平;综合粗糙度一致时,采用活塞环表面粗糙度低于缸套表面粗糙度的组合,能有效降低摩擦功耗。

麻风树油甲酯生物柴油着火与火焰发展特性研究

基于高压可视化定容燃烧弹试验台,利用高速相机和光学系统研究了在高压环境条件下麻风树油甲酯(JME)燃料着火与火焰发展特性。分析了燃烧在不同工况下,燃油的点火延迟和火焰浮起长度随喷射时间发展的变化规律。结果表明:在环境温度为773K,环境密度为21 kg/m^(3)工况下,随着氧浓度的增加,低氧浓度区域点火延迟先减少,在高氧浓度区域时基本保持不变,而在823 K的工况下则相反。而当氧气含量为15%,环境温度为823 K时,火焰浮起长度随环境密度增加而减小,相较于773K,高温的火焰浮起长度始终小于低温燃料的火焰浮起长度,是由于环境温度越高喷雾卷吸获得的内能越多,可燃混合气形成的速度加快,导致气相喷雾贯穿距增加,从而火焰浮起长度增加。

发动机不同喷油时刻下烟炱对磨损的影响

为研究不同喷油时刻下烟炱对磨损的影响,选定发动机在两种不同喷油时刻分别运行100 h,并对不同运行时间下发动机润滑油中的烟炱进行分离提取.采用四球机研究了发动机在不同喷油时刻、运行相同时间内产生的烟炱对宏观磨损的影响,并采用扫描电子显微镜等多种分析技术对磨损钢球形貌以及烟炱颗粒的微观结构、石墨层信息、官能团结构及元素等变化规律进行研究,得出烟炱宏观磨损特性与微观特性的内在关联性.

基于神经网络的柴油机润滑油稀释率预测方法研究

为了实现柴油机润滑油稀释程度的准确、快速检测,基于试验建立了润滑油稀释率与理化参数指标的数据集。利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA)搜寻最优解更新广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)的光滑因子,提出了一种多理化指标参数融合的润滑油稀释程度预测方法。仿真结果表明:该模型的拟合优度为99.9%,均方根误差为0.106。通过将4种模型进行对比,证明了FOA–GRNN模型在预测精度、收敛速度及稳定性上的优越性。在实际柴油机远后喷试验中,将该预测方法与气相色谱(gas chromatograph,GC)法进行对比,二者的绝对误差在0.5%之内。该预测方法在保证检测精度的同时大大缩短了检测时间,为柴油机实现按质换油提供了理论和技术指导。

柴油机不同测试循环气态污染物排放特性

相比于国六法规的发动机测试循环(WHTC和WHSC),中国汽车行驶工况发动机测试循环(CATC和CASC)更能反应我国车辆实际行驶状态。为了研究上述4种测试循环的不同,本文通过一款4L四缸柴油机,分别开展了CATC、CASC以及WHTC、WHSC下的排放测试并进行了气态污染物排放特性分析。结果表明:WHSC和CASC循环的平均排温较WHTC和CATC循环的平均排温高100℃,对应的NOx和PM排放在WHSC和CASC循环下能满足国六限值,而在WHTC和CATC循环下未能满足限值要求;CO和THC的排放则受排温和测试循环中低负荷工况占比影响较大。本文同时还总结了在不同测试循环的排气流量、转速、扭矩和平均排温等工况特性,阐述了产生差异的原因。

丁醇-麻疯树生物柴油混合液滴蒸发特性实验研究

为了提高燃油的蒸发效率,研究混合燃料的蒸发过程与机理,搭建液滴悬挂式蒸发试验装置对丁醇-麻疯树生物柴油混合液滴进行实验,利用高速摄像机记录BUT00,BUT20,BUT40和BUT604种丁醇-麻疯树生物柴油混合液滴蒸发过程形态和直径的变化,探究丁醇掺混比例对液滴蒸发特性的影响,并采用MATLAB代码处理液滴图像。针对试验过程中可能产生的误差,进行不确定度分析,验证数据的重复性,消除统计误差。实验结果表明:在环境温度873 K下,麻疯树生物柴油(JME)的液滴寿命为5.989 s/mm^(2),随着丁醇质量分数的增加,液滴寿命相应减少,BUT00液滴寿命约为BUT60液滴寿命的1.43倍;混合液滴的平均蒸发率K会随着掺醇比例的提高而显著增大,BUT60掺混比例的混合液滴对液滴的蒸发速率促进作用更明显,因此将该掺混比例的燃料应用于内燃机中,可以更好地实现空气-燃料混合,提高内燃机的燃烧效率。研究结果为丁醇-麻疯树生物柴油混合液滴在燃烧装置中的应用提供了数据支撑,对于优化发动机设计具有重要意义。

掺混生物柴油对STC柴油机最佳切换点的影响

为了改善掺混生物柴油时相继增压柴油机的燃烧及排放性能,研究柴油与生物柴油不同掺混比对相继增压柴油机1台增压器(1TC)与2台增压器(2TC)的最佳切换点的影响。配制不同掺混比例的生物柴油,实测在不同负荷下,生物柴油以体积掺混比分别为0%、5%、10%、15%、20%和25%时,柴油机最高燃烧压力、增压压力、涡轮前排温和燃油消耗率等数据,分析柴油机各项性能参数的变化,并按照经济性最优原则,找到1TC与2TC最佳切换点范围。实验结果表明:当掺混5%、10%、15%、20%和25%的生物柴油,相继增压柴油机在10%~40%负荷时,1TC的最高燃烧压力、增压压力、涡轮前排气温度以及燃油消耗率明显优于2TC;而在50%负荷时,1TC的燃油消耗率远超过2TC,柴油机经济性能下降;随着生物柴油掺混比增加,相继增压系统柴油机1TC~2TC最佳切换点略微前移;当掺混比至25%时,1TC与2TC最佳切换点为40%负荷。该研究对推进生物柴油在柴油机上的实际应用提供实验基础。

柴油机尾气后处理系统再生辅助进气的研究

装DPF的柴油机再生时常会遇到再生失败、DPF载体熔融、润滑油稀释等问题。本文通过对以上问题深入研究发现再生时提供额外的新鲜空气不仅能保障再生顺利进行,还能优化再生过程中存在的问题。再生辅助进气就是在柴油机后处理处于再生阶段时给后处理系统提供新鲜空气。该系统是根据发动机运行工况和后处理温度来决定提供额外新鲜空气的时刻和用量。满负荷或中等负荷以上,发动机本身的热负荷较大,排温也较高,再生辅助进气正常工作。小负荷或者长时间怠速时,再生不能进行,该系统就不工作。