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。

ZS1100柴油机燃用甲醇-柴油混合燃料的试验研究

在ZS1100直喷式柴油机上,用自行配制的M15、M30甲醇-柴油混合燃料与纯柴油做了对比试验研究,进行了负荷特性、NOx和碳烟的排放对比试验,还进行了混合燃料的浊点测试和成本估算。研究结果表明,燃用M15、M30甲醇-柴油混合燃料后,发动机可以同时降低NOx排放和碳烟排放;结合成本考虑,比油耗明显下降;动力性几乎不受影响,具有良好的市场前景。

基于爆震的甲醇-柴油双燃料发动机掺烧比边界研究

【目的】以一台电控共轨六缸柴油机改造的发动机为试验对象,以发生爆震为限制条件,研究甲醇-柴油双燃料燃烧下的掺烧比边界.【方法】通过对滞燃期变化的分析,发现甲醇-空气预混气发生均质压燃是甲醇-柴油双燃料燃烧爆震的重要诱因;利用回归分析,发现进气压力、排气温度及甲醇-空气预混气浓度对掺烧比边界有显著性影响.【结果】以边界掺烧比为因变量,得到排气温度及甲醇-空气预混气过量空气系数为自变量的线性模型,边界掺烧比=-0.1×排气温度-4.48×空气与甲醇预混气过量空气系数+101.897.【结论】甲醇-柴油双燃料发动机可利用排气温度、空气与甲醇预混气过量空气系数两个参数预测最大掺烧比,以实现掺烧比随工况的实时调整.

预喷正时对甲醇-柴油双燃料发动机超细颗粒物和NO_(x)排放的影响

为探究预喷正时对甲醇-柴油双燃料发动机超细颗粒物和NOx排放的影响,通过优化甲醇-柴油双燃料技术,以减少污染物排放。将一台电控共轨柴油机改造的双燃料发动机作为试验对象,在1800 r/min,30%、70%负荷,10%~40%掺烧比下,调整预喷正时,以对放热率、缸内平均温度、数浓度、平均粒径等指标进行计算和归纳。结果表明:相比单次喷射,预喷射可明显改变燃烧过程,放热过程更平缓;大负荷掺烧比30%~40%时,预喷引起放热双峰更明显;随预喷正时提前,预喷引发的第一阶段放热越来越少;预喷柴油策略可提高缸内温度。除小负荷掺烧比30%~40%工况,预喷射可使超细颗粒物数量增多、平均粒径增大,且提前预喷正时可降低50%颗粒物数量。预喷射会提高NOx排放,但提前预喷正时可降低NOx排放,除小负荷10%~30%掺烧比,NOx排放均高于单次喷射。

甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾及燃烧过程的数值模拟

分别建立了纯柴油发动机及甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾燃烧过程的多维数值模型,并用试验结果对计算值进行了可行性验证。模拟计算结果表明,在不改动柴油机结构的情况下,掺烧15%的甲醇后,滞燃期变长;喷雾贯穿距离缩短,破碎能力增强,油滴索特平均直径也有所降低,这表明掺烧甲醇后具有较好的喷雾均匀性;燃油浓度场均匀性得到改善,与空气混合效果更好;Soot与NO排放均有明显降低。

甲醇-柴油乳化油的形成方法和喷雾特性研究

文章介绍了用液力剪切式乳化器制取甲醇——柴油乳化油的方法。用通过激光全息术与纯柴油相对比的方法研究了乳化油的喷雾贯穿度和粒子分布特性,文中给出了相应的研究结果。

柴油预喷量对甲醇-柴油双燃料发动机NOx和颗粒物排放的影响试验

【目的】研究柴油预喷量对甲醇-柴油双燃料发动机NOx和颗粒物的排放变化规律。【方法】以一台电控共轨四缸柴油机改造的甲醇-柴油双燃料发动机为试验对象,选取30%和70%负荷,10%~40%掺烧比工况,调节不同预喷量,测试NOx和颗粒物的排放数据,分析总数量浓度、平均粒径、粒径谱等指标。【结果】30%和70%负荷,预喷量为2 mg/cyc工况下,超细颗粒物的总数量浓度、平均粒径均处于一个较低水平;此工况下30%负荷大颗粒物的数量浓度最低,70%负荷大颗粒物数量浓度也处于引入预喷后的最低水平,NOx排放量有所下降。【结论】小负荷工况下,优化预喷量2 mg/cyc后,NOx和颗粒物的排放性能可以同时达到最优;大负荷下,NOx排放随预喷量增大而增大,颗粒物排放在预喷量2~3 mg/cyc附近达到最优。

甲醇-柴油双燃料发动机微粒数量排放特性

【目的】为减小甲醇-柴油双燃料发动机排放微粒中核模态粒子的数量(nucleation mode particle number,PNN).【方法】在1台由电控高压共轨柴油机改装的甲醇-柴油双燃料发动机上分别进行了甲醇掺烧比(co-combustion ratio,CCR)、引燃柴油喷射正时与负荷率特性试验.【结果】随着掺烧比的增大,核模态与积聚态微粒数量(accumulation mode particle number,PNA)均明显减小,生成微粒几何平均直径减小;引燃柴油喷射正时提前可减小生成微粒的总数量(total particle number,PNT),但掺烧比较大时提前柴油喷射正时粒径分布出现"双峰"现象,PNN大幅增加;增大发动机负荷率,PNN与PNA均有所增加,粒子几何平均直径增加,小负荷时生成的PNN明显高于中大负荷.【结论】提高掺烧比与提前引燃柴油喷射正时有利于减小PNN的生成,但当掺烧比较大时应注重柴油喷射正时的调节以防止PNN显著增加.

新型燃料甲醇-柴油研究及发展趋势

综述了甲醇-柴油燃料的发展概况,介绍了甲醇-柴油的乳化和节能环保机理,以及近年来燃料配方的研究进展,其中微乳化甲醇-柴油与普通柴油相比,具有燃烧性能好、能耗低、污染少等优点[0]。并对甲醇-柴油的发展趋势进行了展望。

电控共轨柴油机燃用甲醇-柴油双燃料的燃烧循环变动

为了研究双燃料发动机燃烧的循环变动,在1台由电控共轨柴油机改装的甲醇-柴油双燃料发动机上进行4种工况的试验,发动机转速为1 400r/min,负荷率为40%(51.6kW),最佳引燃柴油喷油正时工况下改变掺烧比;转速为1 400r/min,掺烧比为21.2%,最佳引燃柴油喷油正时工况下改变负荷率;转矩为220N·m,掺烧比为39.6%,最佳引燃柴油喷油正时工况下改变发动机转速;转速为1 400r/min,负荷率为25%(32.84kW),掺烧比为37.2%的工况下改变喷油正时。研究了参数变化对双燃料发动机峰值压力pmax、峰值压力升高率(dp/dφ)max、峰值压力循环变动系数COVpmax和平均指示压力循环变动系数COVIMEP等参数的影响。研究结果表明:随着掺烧比增大,峰值压力有所减小,峰值压力升高率变大,在大掺烧比下,燃烧稳定性差,循环变动较大;随着负荷率增加,峰值压力增大,峰值压力升高率先增加后减小;随着转速升高,峰值压力变大,峰值压力升高率减小;负荷率增大或转速升高时,燃烧循环变动减小;随着引燃柴油喷油正时提前,峰值压力和峰值压力升高率均增加,小负荷、较大掺烧比工况下适当提前引燃柴油喷油正时可提高燃烧稳定性,但提前太多会引起爆震。

柴油-甲醇组合燃烧电控系统的控制策略

介绍了柴油-甲醇组合燃烧发动机的控制策略,阐述了电控单元如何采用MAP插值运算方法对甲醇喷射量进行精确控制.通过台架试验和整车道路试验对控制策略进行了验证.道路试验结果表明,组合燃烧甲醇对柴油替换比仅为1.67,替代率达到了36%,整车燃油经济性得到了大幅度的提高.同时,整车的动力性也有一定提高.

柴油-甲醇组合燃烧碳烟排放模型

采用柴油-甲醇组合燃烧模式可以大幅度降低柴油机碳烟排放.由于组合燃烧模式碳烟排放机理与传统柴油机不同,因此对采用组合燃烧的柴油机进行性能预测,需要建立新的碳烟排放模型.在试验研究的基础上对广安博之的两步碳烟排放模型进行修正,提出了一个新的碳烟生成模型.该模型考虑到了甲醇对碳烟生成的影响.模拟结果与试验结果对比分析表明,该模型计算结果与实测结果一致性良好,能够用来预测柴油-甲醇组合燃烧发动机的碳烟排放.

柴油-甲醇-水复合乳化的机理研究

从甲醇的分子结构特点出发,对柴油-甲醇-水复合乳化液的乳化机理进行了理论分析和试验研究,给出了相应的研究结果.

柴油-甲醇-水复合燃料在柴油机上的应用研究

在YC6A220C柴油机上分别试验柴油-甲醇-水试验液、柴油-甲醇试验液和纯柴油,比较这3种试验液的能量利用和污染物排放,总结柴油掺烧甲醇和甲醇-水的节能环保机理.试验结果表明:柴油掺烧甲醇和甲醇-水的节油率均达到6%-14%,碳烟排放减少.柴油掺烧甲醇-水能减少NO排放,而掺烧甲醇会导致NO排放量增加,两者的HC和CO排量都略有增加.

适合柴油-甲醇-水复合乳化的新型乳化剂研究

介绍了一种适合于柴油-甲醇-水复合乳化的高分子乳化剂的制取方法,对该种乳化剂的乳化过程进行了机理和试验研究,试验结果表明,用该种乳化剂配制的乳液稳定时间长,而乳化剂的用量比较低。探讨了用CR-2型乳化装置配制柴油-甲醇-水复合乳液的工艺,并在柴油机试验台架上考察了用该种乳化剂配制的乳液的适应性。

燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

为研究燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机混合气的形成,温度分布和碳烟排放的影响,应用KIVA-3V程序对不同几何形状的燃烧室内的燃烧和碳烟排放进行三维数值模拟。计算结果表明:燃烧室的形状对柴油-甲醇双燃料发动机的燃烧过程有着重要影响,缩口燃烧室能够产生较大的旋涡,这有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,产生较低的碳烟排放。直口燃烧室基本不能够产生旋涡,碳烟排放较高。

柴油-甲醇混合燃料对发动机性能的影响研究

配制了不同掺混比例的柴油-甲醇混合燃料,运用GT-Power对燃用不同掺混比例柴油-甲醇混合燃料的单缸直喷柴油机的动力性、经济性及排放性进行了仿真研究。结果表明在柴油机基本结构和参数不作改动的前提下,随着混合燃料中甲醇比例的增大,发动机的动力性有所下降,燃油消耗则明显上升,尾气中NOx和CO排放量下降幅度较大。

基于MAP图运行的柴油-甲醇双燃料发动机研究

在一台单缸涡流式柴油机上进行了基于MAP图运行的柴油/甲醇双燃料电控喷射系统的研究开发,加装了一套进气道单点喷射甲醇燃料控制系统。利用柴油高压油管信号作为喷油始点控制信号,利用油门位置传感器控制喷射量,以燃油经济性和排放性指标来标定工况最佳喷射点,绘制成甲醇喷射量MAP图。对开阀喷射和闭阀喷射条件下的柴油机排放性能进行了对比。采用开发的喷射系统实现了柴油甲醇双燃料的预混燃烧。试验结果表明,该方案有更好的燃油经济性和NOx排放性能。

中速柴油-甲醇双燃料发动机试验

在未对原机燃油系统进行改动的情况下,为一台中速柴油机加装甲醇喷射装置,组成柴油-甲醇双燃料系统。分析该发动机在变速和恒速工况下的甲醇替代特性,以及个别工况下喷油正时对上述特性的影响。试验结果显示:随着甲醇替代率的提高,NO_X排放和热效率会出现拐点;发动机HC排放的增长在低负荷时可控制在原机的2.3倍,在中高负荷时普遍在原机的10倍以上,最大时达22.4倍;推迟喷油对热效率的负面影响会随着甲醇替代率的提高而逐步减少,同时其在NOX排放方面的优势能继续保持;在恒速发电工况下,中低负荷对应的甲醇的部分燃烧倾向增加,使得甲醇替代率的提高受到限制;变速变载的运用方式有助于柴油-甲醇双燃料系统在中低负荷下取得更高的热效率,而恒速变载的运用方式有助于双燃料系统更易获得较少的NOX排放。

柴油-甲醇组合燃烧技术在发电机组产品开发中的应用

对一台增压中冷柴油机进行改装,使其采用柴油-甲醇组合燃烧(Diesel-Methanol Compound Combustion,DMCC)方式运行。发动机台架以及装机运行试验的结果表明:发动机的双燃料模式平稳、可靠,动力性与原纯柴油相同,调速特性满足机组使用要求;与纯柴油相比,双燃料模式的燃料经济性在中高负荷时显著提升,在低负荷时较低;双燃料模式下的碳排放比在纯柴油工况下的碳排放降低约11.4%,PM和NOx排放明显低于纯柴油模式,NOx排放需要进一步优化;全工况下CO和HC排放量均大幅增加,所以为满足法规需要加装后处理系统;按照机组视在功率为300 kW运行时,双燃料模式的燃料经济性改善14.5%,大幅度降低发电成本。