喷油策略对甲醇/PODEn双燃料压燃燃烧特性的影响

为提高直喷柴油发动机的缸内燃烧效率,降低污染物的排放,研究了不同喷油策略下的甲醇/PODEn混合燃料燃烧、排放特性。基于计算流体动力学(CFD)和仿真分析软件Converge,对某款预混压燃燃烧(PCCI)的直喷柴油发动机进行三维建模;在发动机转速为1200 r/min,在进气压力100kPa、进气温度340.6 K的低负荷初始工况下,进行了仿真计算。结果表明:采用单次喷油时,提前喷油能够大幅提升缸压峰值和比放热峰值,使燃油利用率增加,且主要污染物显著减少;但过早喷油,反应速率加快,污染排放增多。采用2次喷油时,随着预喷时刻的提前,预喷、主喷的正时间隔变长,缸压曲线变化不大;比放热曲线出现2个峰值,峰值略微降低,且喷射时刻(曲轴转角,CA)提前;与各自的质量排放峰值比较,碳烟(Soot)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)的质量排放,分别降低了6.89%、5.41%、23.31%;优化后的预喷、主喷的CA为-27°、-22°。

大型甲醇双燃料散货船设计研究

为了满足日益严苛的碳排放环保要求,该文以21万t常规燃料散货船为基础,开展以甲醇燃料作为船舶推进动力的关键技术研究,包括甲醇燃料储存舱的布置、甲醇燃料注入和供给系统的设计、甲醇燃料应用的安全和消防要求等,从而开发出某型21万t甲醇双燃料散货船。该船型满足国际海事组织MSC.1/Circ.1621导则和IGF Code规范要求,采用全宽式尾部甲板,2个甲醇燃料舱布置在船舶尾部机舱棚两侧,既不影响货物装卸,也不减少货舱容量。在甲醇燃料模式下,该船消除了颗粒物和硫氧化物的排放,氮氧化物排放满足IMO Tier III标准,船舶能效设计指数可满足第3阶段要求。

甲醇替代率对两段喷射F-T柴油/甲醇双燃料发动机排放的影响

以一台高压共轨柴油机为基础,在进气歧管处加装甲醇喷射系统,同时缸内两段直喷(预喷+主喷)煤制费托合成柴油(F-T柴油),搭建F-T柴油/甲醇(F/M)双燃料发动机试验台架,在转速为2 000 r/min,负荷为25%,50%,75%和100%的工况下分别探究甲醇替代率对发动机排放性能的影响,同时为实现F-T柴油/甲醇反应活性控制压燃模式探寻理论基础。研究结果表明:在中高负荷下,F/M双燃料发动机的燃油经济性较好;与单燃料压燃模式相比,F/M双燃料燃烧模式的HC,CO,Soot,甲醇和甲醛排放量均有所增加,且随着甲醇替代率的增大而增加,随着负荷的升高而下降;CO_(2),NO_(x)和NO的排放量随着甲醇替代率的增大而减小,随着负荷的升高而增加;NO_(2)的排放量随着甲醇替代率和负荷的增大而增加。

甲醇双燃料矿砂船轴带发电机应用与EEDI分析

33万吨甲醇双燃料矿砂船采用抱轴式永磁轴带发电机,有效地降低了EEDI,满足EEDI第三阶段要求。正常航行时,轴带发电机能最大限度发挥甲醇双燃料主机的减排潜力。针对于此,文章进行了深入的理论分析,在燃油模式下,已经能够满足EEDI第三阶段要求;在甲醇模式下,减排效果会更好。

预喷油量对甲醇-柴油双燃料发动机燃烧特性影响试验

【目的】通过一台高压共轨直列四缸柴油发动机改造的甲醇-柴油双燃料发动机进行试验,研究预喷油量对甲醇-柴油发动机燃烧特性的影响。【方法】选取1800r/min,30%和70%负荷,20%~40%掺烧比工况,调节不同预喷油量,采集各个仪器的实时数据,分析缸内平均压力、压力升高率、瞬时放热率、滞燃期和平均温度随预喷油量的变化。【结果】30%负荷,CCR超过30%,预喷量增大,主喷滞燃期延长,主喷燃烧阶段前期受柴油雾场燃烧主导,此负荷下引入预喷能有效改善发动机工作噪声,但预喷量的影响不高;70%负荷,CCR超过30%,预喷量的增大,主喷滞燃期明显缩短,主喷燃烧阶段前期受甲醇-空气均质压燃主导。【结论】30%和70%负荷,大掺烧比的工况尽量不采用预喷或采用较小的预喷柴油量来降低NOx的排放。

甲醇/正庚烷混合燃料自燃特性实验与数值模拟研究

为了理解甲醇/柴油双燃料机的自燃特性并为燃烧计算所需骨架机理提供理论依据,以正庚烷作为柴油替代物,应用快速压缩机对宽广实验条件下甲醇/正庚烷混合燃料的自燃特性进行了研究。实验条件覆盖了甲醇/柴油双燃料机的典型工况。实验研究结果显示,随着压力升高、甲醇比例减少或当量比增大,混合燃料滞燃期变短。根据实验数据验证了爱尔兰国立大学(National University of Ireland,NUI)的正庚烷详细机理对甲醇/正庚烷的适用性,并利用该机理在CHEMKIN PRO软件中进行了化学动力学分析。结果表明,甲醇与正庚烷竞争羟基(hydroxyl,OH)从而抑制系统氧化过程。敏感性分析结果显示,超氧化氢(HO_(2))反应生成过氧化氢(H_(2)O_(2))是燃烧过程中最敏感的反应,抑制系统氧化过程的进行。本研究可为获得适用于甲醇/柴油双燃料机燃烧计算的骨架机理提供理论依据。

甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧及排放特性的影响研究

文章利用CFD仿真软件Converge研究了甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧和排放特性的影响。研究结果表明:随着甲醇喷射正时提前,缸内混合气质量提高,缸压峰值和压力升高率均升高,缸内温度分布更加均匀;当甲醇喷射正时提前角度较小时,缸内混合气存在明显的浓度梯度,使得燃烧始点前移;随着甲醇喷射正时提前,SOOT,HC和CO的排放量显著减少,当甲醇喷射正时为150℃A BTDC时,HC排放量最低;甲醇喷射正时的提前也减弱了甲醇汽化潜热对缸内温度的影响,导致NOx排放量升高。

双燃料机油在甲醇发动机上的应用研究

应对排放、节能和延长换油周期成为当今促进发动机技术不断革新的三大驱动力,内燃机油技术不断更新换代,向着低硫磷灰分、低黏度、节能方向发展,甲醇是能源多元化,降低汽车尾气排放的最佳选择之一,是解决当前严重能源危机和环境污染问题的重要途径。甲醇发动机具有自己的燃烧特性,文章通过使用天然气双燃料机油在1款燃料由CNG改型为M100甲醇发动机上进行台架试验,试验证明双燃料机油产品在甲醇燃料发动机上完成350 h的台架试验,试验中油品各项指标变化平稳且正常,油品性能表现良好。

浅谈甲醇-柴油双燃料船舶燃料系统设计

为减少日益严重的船舶排放污染,甲醇作为一种清洁燃料,已被越来越多的用于船舶燃料。本文主要介绍我司甲醇-柴油双燃料船舶甲醇燃料系统设计要点。

PODE/甲醇双燃料发动机甲醛排放生成特性研究

通过CONVERGE软件耦合聚甲氧基二甲醚(PODE)/甲醇化学反应动力学机理建立了双燃料燃烧数值模型,仿真研究了甲醇比例对双燃料燃烧模式下缸内温度场和甲醛浓度场的分布特性。同时,在一台四缸高压共轨发动机上实现了PODE/甲醇双燃料燃烧模式,试验研究了甲醇比例、喷油正时和进气温度对双燃料燃烧甲醛排放特性的影响。结果表明,随着甲醇比例的增加,双燃料燃烧的缸内温度场分布更加均匀,甲醛排放增加。随着喷油正时提前、负荷增加和进气温度提高,甲醛排放均呈降低趋势。

4.99万吨甲醇双燃料船补气系统的优化设计

通过对4.99万吨甲醇双燃料船工作状态的的研究,优化其燃料舱室补气系统的设计,更节能环保。

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上,采用气道口电控喷射甲醇,缸内柴油引燃甲醇的方式,开发了电控甲醇/柴油双燃料样机,并通过发动机台架实验,研究了柴油/甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点.与原发动机相比,双燃料模式的最高爆发压力下降,压力升高率上升,排烟和NOx大幅度下降,但THC和CO排放均升高.该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态,是甲醇/柴油双燃料发动机可行的技术方案.

甲醇/柴油双燃料发动机工作区域的试验研究

在TY1100单缸柴油机的进气管上安装了电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇双燃料工作模式,开展了甲醇/柴油双燃料发动机工作区域的试验研究。结果表明:双燃料发动机存在由熄火界限、工作粗暴界限和碳烟排放界限三者组成的工作区域。在此区域内,甲醇/柴油双燃料发动机的万有特性曲线中最经济区域位于发动机中高转速和中高负荷区,且随着引燃柴油量的增加向发动机高转速区域移动。随着甲醇质量分数的增加,发动机NOx和碳烟排放可以同步降低。

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇方式,开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,随着引燃油量的减少,双燃料燃烧的滞燃期延长,主燃期缩短,缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加,放热率曲线第1峰值增大,第2峰值减小,表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少;高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近,燃烧等容度提高,燃油经济性改善;提高转速和增大供油提前角,最大放热率和最大压力均增加．

柴油/甲醇双燃料发动机能量平衡分析

以加装了甲醇喷射系统的玉柴YC4D120-30柴油机为研究对象,建立了柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧模式的能量平衡模型;在1,660,r/min、420,N·m和1,660,r/min、105,N·m两个工况点进行了纯柴油(D)模式和DMDF模式能量平衡分析,结果表明:大负荷时甲醇对柴油的替换比低于理论值,主要原因是双燃料燃烧模式的冷却损失比相应的纯柴油模式低;在小负荷时甲醇对柴油的替换比高于理论值,主要原因是双燃料燃烧的不完全燃烧损失随负荷降低而大幅增加.在1,660,r/min各个负荷下进行了甲醇替代率试验,结果表明:双燃料燃烧模式的冷却损失均低于纯柴油模式,且随着替代率增加冷却损失进一步降低.在1,660,r/min、420,N·m工况点进行了不同甲醇温度试验,结果表明:相同替代率下,替换比随着甲醇温度的提高而降低.这些现象都与双燃料燃烧模式下发动机的能流分布有密切联系.

引燃柴油量对甲醇/柴油双燃料发动机性能和排放的影响

在一台TY1100型直喷柴油机上,开展了引燃柴油量对柴油引燃甲醇双燃料发动机性能和排放影响的研究。试验结果表明:引燃柴油比例为28.9%~48.2%时,发动机可获得较好的动力性,甲醇质量掺比可达73.3%~83.2%。与原柴油机相比,双燃料发动机的碳烟排放大幅度下降,NOx排放降低,而HC和CO排放增加。高负荷时发动机有效热效率增加而CO排放基本相当。在同一引燃柴油量下,HC排放呈先增加后减少的趋势,增加引燃柴油量,可以提高发动机低负荷时的有效热效率和降低HC排放,但在全负荷时,会导致NOx排放增加。

柴油机燃用柴油/甲醇双燃料的试验研究

该文分析了柴油机燃用柴油 /甲醇双燃料的技术关键。在不改变柴油机原结构参数的情况下 ,设计了供醇量控制机构 ,实现了柴油 /甲醇双燃料供给量的全工况控制。试验研究表明 :在甲醇吸入量为 2 2 %～ 5 6 %的范围内 ,柴油机工作性能稳定 ;动力性、经济性均有提高 ;排气温度下降 ,排气烟度明显改善 ;在常温条件下具有良好的起动性能。

柴油引燃甲醇双燃料发动机滞燃期的研究

在一台TY1100直喷柴油机进气管上安装一套电控甲醇低压喷射装置,进行了柴油引燃甲醇双燃料发动机着火滞燃期的试验研究.结果表明:随着甲醇质量分数的增加,双燃料发动机压缩过程多变指数呈线性减小,着火滞燃期延长;与原柴油机相比,发动机燃用双燃料后,在转速为1600 r/min、全负荷、甲醇质量分数为62%时,着火滞燃期最大延长约1.5°;提高进气温度,着火滞燃期缩短,进气温度从20℃增加到40℃再到60℃时,对着火滞燃期的影响逐渐增强;发动机的转速升高,在所有试验工况下,以时间计的着火滞燃期缩短;引燃柴油供油定时提前,着火滞燃期延长.

甲醇汽油双燃料发动机的怠速性能试验

在一台加装了甲醇喷射系统的汽油机上,对不同比例甲醇汽油作用下的发动机怠速特性进行了试验.试验过程中将发动机转速及水温分别控制在800,r/min和90,℃左右,调整甲醇和汽油的喷射脉宽使甲醇比例从0%逐渐增加至100%,同时保证混合气的浓度被控制在理论空燃比附近.结果表明:随着甲醇比例的增加,燃烧效率和指示热效率有所上升;缸内混合气的燃烧速度加快,燃烧持续期明显缩短;平均指示压力的循环变动系数逐渐降低;反映缸间差异的曲轴自由端0.5谐次角位移振动幅值降低.HC、CO和NOx排放的平均值也随甲醇比例的增大而明显降低.

甲醇/二甲醚双燃料发动机全负荷范围优化策略的研究

在不同燃烧方式研究的基础上,提出了甲醇/二甲醚(DME)双燃料发动机在全负荷范围内实现高效清洁燃烧的优化策略。即在低负荷工况,采用单一DME加大比例废气再循环(EGR)的HCCI(HomogeneousCharge Compression Ignition)燃烧以获得相对高的热效率;在中高负荷工况,采用甲醇/二甲醚双燃料HCCI燃烧方式实现高效低NOx排放的清洁燃烧;在大负荷工况,采用甲醇晚喷实现DME气道喷射与甲醇缸内直喷复合燃烧方式以保证高的功率输出。