MECHANISM ON DISTRIBUTION OF PILOT FUEL SPRAY AND COMPRESSING IGNITION IN PREMIXED NATURAL GAS ENGINE IGNITED BY PILOT DIESEL

Numerical simulations of pilot fuel spray and compressing ignition forpre-mixed natural gas ignited by pilot diesel are described. By means of these modeling, the dualfuel and diesel fuel ignition mechanism of some phenomena investigated on an optional engine bytechnology of high-speed CCD is analyzed. It is demonstrated that the longer delay of ignition indual fuel engine is not mainly caused by change of the mixture thermodynamics parameters. Theanalysis results illustrate that the ignition of pre-mixed nataral gas ignited by pilot dieseltaking place in dual fuel engine is a process of homogenous charge compression ignition.

引燃柴油量对双燃料发动机循环变动的影响

为了降低重型高压共轨柴油机燃用LNG-柴油的燃烧循环变动,优化引燃柴油量控制,通过双燃料发动机试验台架,研究了在最大转矩转速1600r/min,功率输出为73kW工况下,随引燃柴油喷油量的增加,峰值压力、峰值压力升高率、平均指示压力循环变动的变化趋势。研究结果表明,随引燃柴油量的增加,双燃料发动机的峰值压力、峰值压力升高率和平均指示压力的循环变动趋势相同,它们的均值均增大,标准差减小,循环分布集中,循环变动系数降低。在不导致爆震燃烧的前提下,适当增大引燃柴油量,能够改善双燃料发动机的燃烧稳定性。

预喷耦合EGR对重型柴油机燃烧和排放的影响

数值研究了预喷和预喷耦合废气再循环(EGR)对重型柴油机大负荷工况下燃烧和排放的影响.通过优化预喷参数和耦合的EGR率,提高了指示热效率,并降低了NO_(x)排放.结果表明:在柴油机大负荷工况下,与单次喷射相比,仅使用预喷方案可使指示热效率提升,碳烟排放下降,但会导致NO_(x)排放恶化.将预喷方案和EGR策略耦合,采用预喷比例为20%配合EGR率为10%~20%,可以保证良好的燃烧相位,在提高指示热效率的同时,降低缸内局部高温和NO_(x)排放.最终选取预喷(预喷比例为20%+预-主喷间隔为8°CA)并耦合EGR策略(EGR率为20%)作为最优方案.该方案使NO_(x)排放较原机下降57.4%,指示热效率提高2.28%.

焦化汽柴油加氢捕硅剂的制备及性能评价

目的脱除焦化汽柴油馏分中的有机硅化合物,避免催化剂硅中毒。方法以拟薄水铝石粉为载体制备原料,镍钼为活性金属组分,采用等体积浸渍法制备了加氢捕硅剂,利用N 2吸附脱附、X射线衍射、吡啶红外光谱、扫描电镜等方法对其进行分析表征,并在200 mL加氢中试装置上考查了捕硅剂的脱硅活性和2000 h活性稳定性。结果自主开发的捕硅剂比表面积和孔容较高,酸性适宜,活性金属分布均匀,强度满足工业装置装填要求。捕硅剂的脱硅活性较高,在典型的工业条件下,脱硅率>90%,在2000 h活性稳定性试验过程中,脱硅率稳定>90%,活性稳定性良好,且具有较高的容硅能力。结论自主开发的捕硅剂具有广阔的工业应用前景,对清洁燃料的生产及保护装置的长周期稳定运行具有十分重要的意义。

预喷参数对轻型车用高压共轨柴油机振动影响

以某一轻型车用四缸高压共轨柴油机为研究对象,研究了预喷参数对柴油机整机振动的影响。在不改变柴油机零部件的前提下,改变预喷油量和主、预喷时间间隔,对比分析各参数下柴油机整机的振动情况。试验结果表明:随着预喷油量的增加,整机振动变大。怠速工况下预喷对整机振动影响更为明显。预喷油量的确定必须要由主、预喷时刻以及循环喷油量共同决定才能实现减振;存在最佳主、预喷时间间隔使整机振动最小,并且这一时间间隔与喷油量及主喷时刻相关。

微界面强化混合柴油加氢精制中试研究

基于微界面强化技术,以混合柴油为原料,在催化剂装填量为2 L的上行式固定床装置上开展了柴油加氢精制中试研究。考察了反应压力、反应温度、V(氢)/V(油)和空速等工艺参数及不同类型催化剂对微界面强化柴油加氢精制脱硫脱氮性能的影响。研究结果表明,在工艺条件考察范围内微界面强化加氢脱硫效果明显优于常规上行式反应器,随着生成油中w(硫)的降低,2者差异程度缩小。以w(硫)为1.58%的混合柴油为原料,采用HRC-1催化剂,与常规上行床柴油加氢相比,脱硫率为99.75%时,微界面强化加氢的反应压力可降低3 MPa以上;在反应压力高于5.0 MPa时,微界面强化加氢脱氮率大于98.2%。以w(硫)为1.02%的混合柴油为原料,采用HRC-2和HRC-3级配催化剂,在空速为0.8 h_(-1)、反应压力5.7 MPa、反应温度365℃的条件下,V(氢)/V(油)≥500时,微界面强化加氢生成油中w(硫)等主要指标均可满足国Ⅵ柴油标准要求。该工艺可为中低压下微界面强化混合柴油加氢工业放大提供参考。

柴油引燃天然气发动机中高负荷性能优化试验研究

基于潍柴WP10H改造的单缸机试验平台,深入研究中、高负荷工况充量热力学参数和柴油喷射参数之间的耦合关系及多参数协同获得高热效率的控制方法。结果表明,在平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)为1.0 MPa的中负荷工况,提前喷油定时会减少引燃油量的需求量;随着预混天然气当量比增大,柴油喷射定时推迟且喷油定时对引燃油量变化的敏感性降低,指示热效率(indicated thermal efficiency,ITE)和燃烧速率趋于最大值时所需要的最小引燃油量减小;中高负荷工况(IMEP为1.4 MPa)下,增大废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率需提前喷油定时,增加引燃油量;增压会带来当量比减小从而减缓燃烧速率和提高压缩温度利于快速压燃着火两方面的影响,综合作用取决于混合气自身的热力学氛围。在中负荷工况下,柴油喷射参数的控制需要尽可能地提升燃烧速率以降低燃烧损失,而通过优化当量比调控传热损失与排气损失是提升热效率的关键;在满足粗暴燃烧限值的同时,优化燃烧相位避免过高的排气损失是中高负荷工况提高热效率的关键;随着负荷升高,进气压力与EGR率均增大,最小引燃油量减小,IMEP为1.7 MPa时,ITE可提升至52.1%,最小柴油能量占比为4.7%。

甲醇燃料低速机性能仿真研究

基于某型低速柴油机,利用CONVERGE仿真软件建立了柴油模式缸内燃烧模型,并根据试验数据进行了燃烧模型标定。在标定的柴油模式缸内燃烧模型的基础上,将3个甲醇喷射器和3个引燃柴油喷射器安装在缸盖上,每个甲醇喷射器与引燃柴油喷射器成30°夹角安装,开展了柴油引燃甲醇燃烧模式缸内燃烧模拟,在100%负荷下研究了甲醇喷射器喷孔大小、引燃柴油喷射正时对发动机着火及燃烧过程的影响及与原柴油模式的对比。研究表明:甲醇喷射持续期为25°时,可以得到与原柴油机相近的缸内峰值压力水平;甲醇喷射正时不变的情况下随着引燃油喷射正时的提前角减小,发动机整体性能呈下降趋势,但下降幅度较小。

柴油/天然气双燃料发动机油气耦合分层燃烧

针对柴油/天然气反应活性控制压缩点火发动机低负荷热效率低、未燃CH_(4)和CO排放高等问题,本文提出了一种发动机双进气道双阀燃气独立喷射方法,通过三维CFD仿真,对比研究了双阀燃气喷射比例对缸内油气耦合分层、燃烧以及排放特性的影响规律。结果表明:双阀燃气喷射比例对缸内混合气形成和燃烧过程有重要影响,通过微量柴油分段喷射和调整双阀燃气喷射比例,缸内能够形成高低反应活性燃料的耦合分层,缸压和放热率峰值增加,峰值相位提前,燃烧持续期缩短,未燃CH_(4)和CO排放总体呈现下降趋势。当双阀中直管燃气喷射比例为80%时,不仅能够提高发动机热效率,并且可以在NO排放不增加的情况下实现CH_(4)和CO排放的同时降低。

柴油引燃天然气的双燃料燃烧机理的研究

本文介绍在一台光学发动机上,利用高速数字摄像和数据采集技术,对柴油引燃天然气双燃料发动机的着火、火焰传播、气缸内压力、压力升高率等变化规律进行的研究。结果表明,采用双燃料的燃烧方式具有明显的多点着火型的预混燃烧特点,与采用纯柴油的燃烧方式相比,燃烧持续期短、产生的碳烟少,但爆发压力高、压力升高率大。

煤炭直接液化油品加氢改质中试研究

进行了煤直接液化油品的提质加工加氢改质工艺中试试验。中试装置规模为340 kg/h进料,反应器绝热设计。结果表明,采用RGC-1/RNC-2/RCC-1催化剂组合,在冷高分压力约13.0 MPa、精制反应器和改质反应器加权平均温度分别为351.3和362.6℃的反应条件下,几乎可以全部脱除煤直接液化油中的S、N、O等杂质,同时绝大部分二环以上芳烃被加氢饱和,加氢精制段对芳烃加氢饱和起主要作用。此外,对煤直接液化油品加氢改质试验进行了物料衡算,详尽分析了石脑油和柴油馏分性质,考察了添加十六烷值改进剂对加氢改质柴油馏分的作用。

柴油引燃天然气发动机不同喷射时刻和引燃油量下的燃烧和颗粒排放特性研究

在一台改装的柴油引燃天然气发动机上对不同的柴油喷射时刻和引燃油量(喷射油量)下的燃烧和颗粒排放进行了试验研究,并对相关的燃烧和颗粒排放特性进行分析。研究结果表明:随着喷射时刻和引燃油量的变化,柴油引燃天然气发动机的颗粒排放呈现单峰分布,其粒径分布无太大的变化,峰值粒径出现在29nm附近。随着喷射时刻的提前,纳米级颗粒数量浓度显著增加,颗粒的质量浓度呈现先减小后增加的趋势,滞燃期逐渐推迟,总燃烧持续期先减小后缓慢增加,相应的放热率曲线型心在逐渐靠近上止点后逐渐远离;随着引燃油量的增加,柴油引燃天然气发动机滞燃期和总燃烧持续期持续减小,放热率曲线型心逐渐靠近上止点,发动机排放颗粒的数量浓度明显减小,但其颗粒的质量浓度逐渐增加。

供油提前角对天然气/柴油双燃料发动机排放的影响

天然气 /柴油双燃料发动机的排放指标受多种因素的制约 ,其中作为引燃燃料——柴油的供油提前角变化对发动机排放特性影响较大。试验结果表明 ,在可调节的供油提前角范围内 ,双燃料发动机排放中的 THC相差 3倍以上 ,CO相差近 1 .5倍左右 ,NOx 相差 1 .5倍左右。而且 ,在保证原机标定功率和动力性的基础上 ,双燃料发动机的供油提前角需要适当调整 ,并存在最佳供油提前角 ,保证良好的排放性能。

引燃油量对柴油引燃天然气发动机燃烧特性的影响

在一台由六缸柴油机改造的柴油引燃天然气发动机上进行试验,以分析引燃柴油量对该发动机燃烧过程的影响。结果表明:随着引燃柴油量的增加,放热率曲线由双峰逐渐过渡为单峰,发动机热效率明显提高。压力升高率随引燃油量的增加和喷油时刻的推迟而降低,而燃烧持续期随引燃油量的增加变化不大。

预喷射对高压共轨柴油机起动特性的影响

为研究预喷射对高压共轨柴油机起动特性的影响,针对某柴油机厂生产的4dc型高压共轨柴油机建立了试验测控系统,提出了起动特性评价指标,通过试验研究了有无预喷射、不同预喷油量和不同预喷时间对起动特性的影响规律。试验结果表明:预喷射对于高压共轨柴油机起动性能的影响是很大的,引入预喷射之后,起动时间和HC排放有了明显改善;工况一定时,存在一个最佳的预喷射量,过大或者过小都会使起动时间增大,HC排放增多;同时,存在一个最佳的预喷射时间,过大或者过小都会使起动时间增长,HC排放增大。

柴油机燃用二元煤基燃料的燃烧和碳烟排放特性

为缓解石油短缺现状并降低柴油机有害物排放,采用二元煤基燃料在1115型单缸柴油机上进行了甲醇均质混合气F-T柴油引燃燃烧试验,对比分析了不同F-T柴油供油时刻和引燃量对燃烧和碳烟排放的影响。研究结果表明:随着供油时刻由16°CA BTDC提前至24°CA BTDC,碳烟排放最高降低27%,滞燃期变长,燃烧持续期先减小后增大,放热率中心先靠近后远离上止点;随着引燃量的增加,放热率中心缓慢接近上止点,滞燃期和燃烧持续期变短,中低负荷下,碳烟排放趋于平稳,高负荷下,碳烟排放逐渐变大。通过调整F-T柴油的供油时刻和引燃量可以对燃烧和碳烟排放进行匹配优化。

柴油超深度加氢脱硫(RTS)技术开发

通过分析影响柴油超深度脱硫的主要因素,开发了柴油超深度加氢脱硫(RTS)工艺,并进行了RTS技术生产超低硫柴油工艺的中型试验研究。结果表明,采用RTS技术,通过工艺流程和操作条件优化,对以高硫直馏柴油为主的原料,可在比常规加氢精制工艺高50%以上的空速下生产出硫质量分数小于50μg/g、甚至小于10g/μg的超低硫柴油产品。RTS技术稳定性试验结果表明,RTS技术可以满足工业装置长周期运转的需要。

预喷对重载柴油机燃烧与排放影响的试验

基于内窥镜测量技术,在一台6缸高压共轨重载柴油机上研究了预喷正时、预喷油量与EGR率等对燃烧放热、排放物生成的影响作用.对柴油机缸内燃烧过程中的火焰图像进行了采集,并且通过双色法计算得到了碳烟颗粒场分布图像.结果表明:随预喷正时延迟,缸内峰值压力升高,预喷燃烧的两阶段放热现象消失,预喷燃烧的火焰亮度加强,NOx和碳烟排放均降低;随预喷油量增加,预喷燃烧的放热率和火焰亮度升高,NOx和HC排放增大,而碳烟和CO排放降低;随EGR率提高,预混燃烧强度变弱并且开始呈现两阶段放热现象,主燃烧始点滞后,NOx排放显著降低,但碳烟、HC和CO排放升高.采用内窥镜测量可以更方便准确地了解发动机实际运行工况下缸内燃烧特性.

预喷射对柴油机燃烧噪声的影响

讨论了燃烧噪声的产生机理,分析了直喷式柴油机采用不同的预喷射策略,气体最高燃烧压力、最大压力升高率及气体高频压力振荡对燃烧噪声的影响.结果发现,预喷射量和预喷射定时在不同的转速和负荷工况下对燃烧噪声有不同的影响,燃烧噪声的优化需要考虑预喷射参数的共同作用;预喷射是降低燃烧噪声的有效措施,尤其对于中低负荷的工况.

排气再循环下柴油引燃天然气发动机循环变动特性研究

在柴油引燃天然气发动机上开展了结合排气再循环(EGR)的循环变动特性研究,分析了不同EGR率和引燃油量下的循环变动规律。结果表明:在给定的引燃油量下,随着EGR率的增加,燃烧循环变动增强,缸内平均最大压力和平均指示压力下降,缸内最大压力和平均指示压力与缸内最大压力对应的曲轴转角之间的相关性减弱;引入EGR,缸内最大压力升高率减小,与曲轴转角之间的相关性减弱,燃烧速率下降;EGR率与循环变动系数呈非线性关系。输出扭矩不同,引燃油量对循环变动特性的影响不同,低负荷下过高和过低的引燃油量均会使得缸内平均指示压力循环变动加剧,负荷升高时引燃油量对循环变动系数的影响不太明显。