甲醇/ICTL柴油机低负荷燃烧与排放特性的研究

在一台满足国六排放法规的四缸柴油机上采用甲醇/ICTL双燃料燃烧模式,实验研究了预喷策略耦合EGR对其在低负荷工况下燃烧稳定性的影响规律。结果表明:在研究工况下,相比于纯ICTL燃烧模式,甲醇替代率为15.2%时,SOOT和NOx的降幅分别为66.3%和33.5%,但COV(p)接近5%的上限标准,燃烧稳定性变差,限制了甲醇替代率的进一步提高;较早的预喷正时(-19℃A)有助于改善甲醇混合气活性,降低SOOT排放,但NOx排放量会增高,过早的预喷正时(超过-29℃A)能够进一步降低SOOT排放,而NOx排放量基本保持不变,但COV(p)超过25%;增加预喷油量会降低SOOT排放量,但NOx排放量增高,当预喷油量为2.1mg/cyc时,COV(p)为15.2%;提高EGR率,能够有效降低NOx排放量,并提高燃烧稳定性,当EGR率提高至35%时,COV(p)为2.99%。

利用SE-GPR模型对甲醇/柴油混合燃料柴油机性能的预测

为了对柴油机的经济性和排放参数进行高效、准确的预测,根据4190型船用柴油机实验数据与边界参数,建立AVL-BOOST甲醇/柴油混合燃料柴油机仿真模型;利用模型进行仿真实验,并建立甲醇掺混比、废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率、喷油提前角和进气压力4个控制参数对有效油耗率和NO x排放预测数据集;利用该数据集对5种不同核函数的高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)模型进行训练;最后将最优的平方指数高斯过程回归(squared exponential-Gaussian process regression,SE-GPR)模型、AVL-BOOST仿真数据和柴油机实验数据进行对比。结果表明:在数据量为180组时,SE-GPR模型对有效油耗率和NO x排放均取得拟合关联度99%以上,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为1.859,0.3445,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.954,0.2489;并且,相较于AVL-BOOST仿真实验,SE-GPR模型对实验数据具有更好的拟合性。

进气掺混甲醇和水对柴油机燃烧和排放的影响

文章在云内D30柴油机上研究进气掺混甲醇(甲醇体积分数分别为0%、30%、60%、90%、100%)水溶液对发动机燃烧和排放性能的影响。结果表明:在柴油机进气中喷甲醇水溶液时,发动机燃烧特性参数(如缸内峰值压力)均有增加,放热率峰值降低,同时峰值压力对应的相位略微提前,平均指示压力循环变动系数升高,有效热效率下降,进气掺混甲醇体积分数为100%的溶液时的比油耗降低,其他体积分数时的比油耗均升高;排放方面,进气喷水时CO排放和碳氢化合物(HC)排放降低,氮氧化合物(NOx)排放升高,进气掺混甲醇体积分数为30%的水溶液时HC排放降低,CO排放和NOx排放升高,进气掺混甲醇体积分数为60%、90%、100%的水溶液时NOx排放降低,CO和HC排放升高。

低活性燃料对柴油机RCCI的工作性能影响

为实现柴油机节能减排,提高燃烧效率,满足TierⅢNO_(x)排放法规和碳中和目标,建立TBD620柴油机三维仿真模型。通过甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术相结合,研究燃用低活性燃料对柴油机RCCI燃烧模式的工作性能影响。在额定工况下,柴油机转速为1800 r/min,设置10%~50%共5组甲醇掺混比,每组甲醇掺混比都对应0~20%的6组掺水率,共30组模拟组合进行研究。研究结果表明:随着进气道甲醇量增加,柴油机燃烧始点滞后1~2℃A、燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率下降40.0%,缸内爆压升高5.1%,CO_(2)和NO_(x)排放分别下降41.8%和7.7%;随着掺水率增加,柴油机燃烧始点滞后1~2.5℃A,燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率提高8.1%,NO_(x)排放最大下降13.3%,2种技术不同组合下柴油机CO_(2)和NO_(x)排放显著改善、燃烧效率升高,甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术组合的RCCI燃烧模式,对于实现TierⅢNO_(x)排放法规和碳中和目标提供一种有效方法。

柴油机进气预混甲醇降低碳烟与NO_x排放的试验研究

介绍了在发动机进气系统加入不同预混量甲醇对柴油机碳烟和NOx排放的影响.采用一种组合燃烧模式,该模式是指低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇.试验在一台改装的喷醇发动机上进行.与原柴油机性能进行的对比表明,采用组合燃烧方式的喷醇发动机的碳烟、NOx排放以及经济性明显优于原柴油机.同样工况下碳烟和NOx排放分别可以减少40%和15%以上,同时燃料消耗率也有大幅度改善.

柴油机燃用柴油－甲醇－水复合乳化燃料的研究

本文介绍柴油机燃用柴油－甲醇－水复合乳化燃料的研究。采用自行研制的复合型乳化剂、使用机械搅拌分步乳化法和超声乳化法配制了多种配比的复合乳化燃料。通过台架试验得出了复合乳化燃料的最佳配比，分析了燃用不同配比的复合乳化燃料对柴油机的经济性、动力性、燃烧过程和排放特性的影响；使用全气缸取样系统研究了柴油机燃用不同燃料时缸内微粒生成历程。试验表明，燃用复合乳化燃料时缸内微粒生成量大幅度减少，下降值最大可达４０．７％，首次以实验手段揭示了柴油机燃用乳化燃料时烟度降低的关键原因。试验也表明，这种复合乳化燃料具有乳化剂用量少、稳定性好的特点；ＺＨ１９０Ｗ型柴油机燃用Ｄ８５Ｍ７．５Ｗ７．５复合乳化燃料时获得了满意的性能．

柴油/甲醇的组合燃烧对废气涡轮增压柴油机排放的影响研究

研究了在4102型废气涡轮增压柴油发动机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式后对发动机各种排放的影响。试验结果表明,在比油耗降低的同时,碳烟、NOx 和CO2 的排放量也得到减少;虽然HC和CO排放有所升高,但是由于排气温度始终高于400 ℃,可以通过催化转换器将其转化。

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究(英文)

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油/甲醇混合燃料,并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明:随着混合燃料中甲醇含量的增加,预混燃烧阶段的放热率增加,扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加,此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小,总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点,最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点,高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点;高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加,而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6%时,缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加;进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。

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。

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响.测录了掺甲醇量分别为10%、15%、20%混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能,并通过对结果的比较,分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因.采用等过量空气系数法确定试验工况,以保证在同样的燃烧条件下进行比较.结果表明:在等转速和等过量空气系数条件下,加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性,具有较高的燃烧热效率;烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降,掺甲醇使NOx排放升高,并在掺醇量为10%～15%时达到最大值.

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的性能与排放研究(英文)

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油/甲醇混合燃料,并开展了柴油机燃用此混合燃料的性能与排放研究。研究结果表明:发动机热效率和柴油等热值燃油消耗率随混合燃料中甲醇含量的增加而改善,这是由于预混燃烧量的增加,燃料富氧以及扩散燃烧的改善所致。适当增加供油提前角可使柴油/甲醇混合燃料发动机热效率提高。燃用柴油/甲醇混合燃料可显著降低发动机CO和烟度,而对碳氢排放影响不大;在相同平均有效压力的条件下,NOx随甲醇含量的增加而增加,添加甲醇对NOx的影响在大负荷下更为明显。柴油/甲醇混合燃料燃烧时存在一个较为平坦的NOx/烟度关系曲线。

柴油/含水甲醇组合燃烧对柴油机性能的影响

为研究粗甲醇对柴油/甲醇组合燃烧发动机性能的影响,在纯甲醇中掺入100/0的水以模拟粗甲醇,通过进气管喷射甲醇以形成均匀预混和气,进入气缸由柴油引燃的组合燃烧方式进行了试验,并与燃用纯甲醇进行了对比.结果表明,组合燃烧含水100/0的甲醇对发动机性能的影响与组合燃烧纯甲醇的效果相差不多,但前者使用经济性较好.说明采用组合燃烧方式后,发动机对醇类燃料的适用性较强,这种方式可为柴油机燃用甲醇提供了一种技术途径.

柴油机燃用甲醇/柴油燃烧与排放特性试验研究

通过配置3种甲醇掺混比例(M5、M10、M15)的甲醇/柴油混合燃料,在不改变柴油机结果参数的条件下,对比研究了柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧和排放特性。结果表明:与柴油相比,随着甲醇掺混比的增加,柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的缸内最大爆发压力升高,最大压力升高率增加,燃烧始点推迟,瞬时放热率曲线呈单峰分布,放热率峰值增加,其对应的曲轴转角滞后,滞燃期延长;NOx排放略有增加,碳烟排放得到明显改善,CO和HC排放在小负荷时略有增加,在大负荷时增加明显。

柴油机燃用甲醇/生物柴油着火过程

提出了甲醇/生物柴油混合燃料在柴油机缸内着火的评价指标,并建立了186,F柴油机燃用甲醇/生物柴油混合燃料燃烧过程的三维计算模型.通过对缸内温度、燃料浓度、氧浓度的分析,考察了甲醇掺混比例对混合燃料着火过程的影响.结果表明:当甲醇掺混比例由10%,增加到50%,时,缸内最大爆发压力由7.80,MPa降低到7.13,MPa,瞬时放热率峰值呈上升趋势.着火位置的分析表明,随着甲醇掺混比例的增加,缸内生物柴油的浓度降低,生物柴油的着火时刻推迟,缸内甲醇的浓度升高,逐渐接近甲醇可以着火的浓度;生物柴油的着火区域从油束的边缘逐渐转移到油束的中心、从油束的头部逐渐转移到喷油嘴附近.当甲醇的掺混比例小于或等于30%,时,生物柴油先于甲醇着火;当甲醇的掺混比例大于30%,时,甲醇先于生物柴油着火.

柴油机掺烧不同比例甲醇混合燃料的试验研究

对一台4102QB型直喷式柴油机分别燃用柴油及甲醇-柴油混合燃料时的动力性和排放特性进行了对比试验。试验结果表明,在柴油机参数和基本结构不作任何改动的情况下,随着混合燃料中甲醇添加比例的增加,柴油机的动力性有所下降,烟度和CO的排放量明显降低,HC和NOx的排放量有所增加,但变化幅度不大。

柴油机燃用甲醇-调合生物柴油的排放及颗粒形貌

在186FA发动机上,进行了燃用调合生物柴油和甲醇-调合生物柴油微乳化燃料的性能试验,采集了排气颗粒,分析了调合生物柴油掺烧甲醇对发动机性能的影响及燃烧颗粒的状态特征.结果表明:随着甲醇掺混比例的增加,发动机燃用甲醇-调合生物柴油微乳化燃料的燃油消耗率呈上升趋势,在低负荷时最为明显,中高负荷时差距较小;柴油机的HC排放升高,但随着负荷的增加逐渐降低,与调合生物柴油相比,掺烧甲醇可以同时有效减少NOx及碳烟排放,并且在高负荷工况下能够明显降低CO排放;颗粒微观结构表现出链状、枝状及团状等形态;随着甲醇比例的增加,颗粒的粒径分布逐渐向小粒径方向移动,团聚程度逐渐提高,结构排列更为紧密.

柴油机燃用甲醇—柴油混合燃料燃烧特性的研究

在测定甲醇和柴油物理性质的基础上,以稳定时间为前提,配置多种甲醇、柴油、水、乳化剂的混合燃料,从中选出稳定时间长、粘度接近柴油的混合燃料与纯柴油进行了台架对比试验.结果表明:柴油机燃用甲醇—柴油混合燃料比燃用纯柴油节油效果显著,节油率达到12 6%,并有效降低了柴油机的排放污染.

燃用F-T柴油/甲醇微乳化燃料对柴油机排放特性影响

在某增压柴油机上分别燃用0~#柴油、F-T柴油和三种不同配比的F-T柴油/甲醇微乳化燃料(简称FT微乳化燃料),分析了其燃烧排放特性,试验中柴油机结构和参数未进行调整。研究结果表明:相比于0~#柴油,燃用FT微乳化燃料缸内压力下降,放热率峰值降低。FT微乳化燃料有效降低了CO、NO_x和碳烟等常规排放,平均降幅范围分别为20%~40%、25%~27%和65%~97%。非常规排放中未燃甲醇排放随着燃料中甲醇比例的增加而增加,随着负荷增大而降低;甲醛排放均较0~#柴油有所增加,随负荷变化趋势与未燃甲醇相同,但并未与燃料中甲醇含量形成线性相关。

柴油机清洁燃用甲醇的组合燃烧法

提出了柴油机燃用甲醇的组合燃烧法,即在容易产生醛类有害排放的低负荷工况采用柴油,而中大负荷工况采用柴油和甲醇共燃的方式,达到柴油机清洁燃用甲醇的目的。试验结果表明,采用组合燃烧方式,不仅在燃烧甲醇时避免了醛类排放高的问题,而且使柴油机的碳烟和NOx排放大为降低。

柴油机燃用甲醇—生物柴油混合燃料的性能与排放研究

在186FA柴油机上,进行了燃用柴油、生物柴油和甲醇—生物柴油混合燃料的性能试验,分析了生物柴油掺烧甲醇对柴油机性能的影响规律。试验结果表明:与燃用生物柴油相比,生物柴油掺烧5%和10%(质量比)的甲醇时,柴油机的标定功率分别降低7.4%和17.8%,标定工况时能量消耗率增加5.7%和15.0%,CO排放升高40.0%和80.0%,HC排放升高66.7%和155.6%,NOx排放降低15.0%和33.3%,排气烟度降低3.8%和23.1%。