柴油机进气道喷射甲醇的排放与经济性研究

在一台增压中冷的电控单体泵柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧（DMCC）方式进行排放特性与经济性试验研究。结果表明:采用DMCC方式能够大量减少NO_x排放,同时CO₂排放也有所降低。可以通过在排气管上加装氧化催化转换器（DOC）很好地清除掉DMCC方式增加的HC和CO排放,其催化效率在90%以上,比原机排放低很多,DMCC方式的甲醛排放比原机高,DOC对其催化率达98%,接近超低排放。DMCC模式外特性的热效率提高了7.607%,且存在一个最佳燃料匹配区间。     

DMCC尾气排放特性的研究

为了全面了解柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)的尾气排放特性,对比研究了原柴油机,DMCC模式以及加装了催化转化器的DMCC模式的常规排放物NOx、THC和CO以及非常规排放物一甲醛尾气排放特性.结果表明:采用DMCC燃烧方式,可以减少NOx排放,并且随着甲醇替代比率的增加, NOx进一步减少;与原机相比,采用DMCC模式THC和CO排放明显增加,加装催化转化器后,有不同程度的降低,在高负荷时催化转化器的转化效率比较高,为85%～92%,催化后两者排放接近原机水平;甲醛排放比原机时增加几十倍,催化转化器可以降低甲醛排放,但也会增加甲醛排放,其效果与排气温度密切相关.在排气温度较高时,催化转化器对THC、CO,甲醛均有较好的转化效果.     

船用氨燃料低速机缸内燃烧的数值模拟研究

针对一台520 mm缸径船用低速机进行三维全尺寸模拟，对比分析了氨/柴油两种运行模式不同喷油器方案对发动机燃烧排放的影响。结果表明：在爆发压力限值内，采用合适的氨燃料喷射策略可以实现同工况下与柴油机相当的功率水平；采用“2+2”喷油器方案对柴油模式的燃烧过程影响显著，功率相比原机有下降(<10%)；当前“2+2”喷油器方案下，各负荷氨气模式可以达到原机柴油模式功率水平，但NO_x排放与气耗均略高于“3+3”模式。     

柴油/甲醇组合燃烧特性及道路试验研究

在一台单缸增压中冷试验发动机上,研究了高转速下柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)模式的缸内燃烧特性,结果表明DMCC模式具有预混燃烧比例成倍增加,燃烧持续时间大大缩短的特点;另外,DMCC模式的放热中心时刻提前,排气温度降低,热效率相比纯柴油模式得到大比例提高。在一辆重型卡车上进行了DMCC模式的道路试验,发现DMCC模式甲醇对柴油的替代率达到了28.28%,替换比仅为1.36,百公里平均燃料效率提高了11.15%。     

油品对DMCC甲醛排放的比较研究

为了研究甲醇燃料发动机尾气中甲醛的排放特征,在一台经过改装的组合燃烧发动机上,采用标准测试柴油(TF)和普通市场柴油(MF)进行了实验,比较了燃用不同油料时的甲醛排放特征.实验结果表明;在相同甲醇掺烧比时,两种油料均是在低负荷时甲醛排放最高,在中负荷时最低,在高负荷时甲醛排放居中,三种负荷下MF甲醛排放均比TF高;此外,实验还对比了相同负荷、不同甲醇掺烧比时的甲醛排放,均表现出MF的甲醛排放比TF高,在高负荷下甚至达到2.5倍;实验还表明单纯的依靠氧化催化转化器不能有效降低甲醛排放.     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

各种农林废弃的生物质,经气化炉热解气化产生可燃生物制气,作为柴油为引燃燃料的双燃料发动机主要燃料,测量该发动机及柴油机在运转范围内的燃烧过程,并分析燃烧始点、最高燃烧压力及相位的变化规律。双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点较迟,在低速大负荷时比柴油机气缸最高燃烧压力及最大压力升高率要大,在其余工况比柴油机要低。     

一种生物柴油代用品在HZSM-5分子筛催化剂上的催化热解

为了深入了解生物柴油在ZSM-5沸石上的催化反应机理,在常压的流动反应器中进行了生物柴油代用品丁酸甲酯在氢型ZSM-5(HZSM-5)催化剂上的热解和催化热解. 热解产物使用气相色谱-质谱法定性和定量测量. 动力学模型和实验表明,气相中氢提取反应是热解过程中丁酸甲酯分解的主要途径,但在HZSM-5上,丁酸甲酯则主要通过解离生成烯酮和甲醇消耗;与无催化反应相比,丁酸甲酯在HZSM-5上的初始分解温度降低了约300 K. 并且通过Arrhenius方程获得了在催化热解和均相热解条件下丁酸甲酯消耗的表观活化能. 明显降低的表观活化能证实了HZSM-5对丁酸甲酯热解的催化性能. 此外催化剂的活化温度对HZSM-5的某些催化性能具有一定的影响. 该研究对进一步的实际生物柴油燃料的催化燃烧具有一定的指导意义.     

氢气发动机气缸注水燃烧的数值模拟

为研究氢气发动机采用进气冲程注水（water injection,WI）的方法对发动机工况的影响,文章采用数值模拟的方法,运用AVL-FIRE软件模拟了嘉陵JH-600发动机使用氢气燃料的燃烧工况,并模拟计算了气缸内部温度、压强、NO排放量等各项参数.分4次进行,分别计算了注水量（水和氢气燃料的质量比）为0,5%,10%和15%时发动机的单缸燃烧参数.计算结果表明,将注水比率设定在5%~10%,能够在提高氢气发动机能量效率的同时有效地维持发动机稳定运行.      

一种生物柴油代用品在HZSM-5分子筛催化剂上的催化热解（英文）

为了深入了解生物柴油在ZSM-5沸石上的催化反应机理,在常压的流动反应器中进行了生物柴油代用品丁酸甲酯在氢型ZSM-5(HZSM-5)催化剂上的热解和催化热解.热解产物使用气相色谱-质谱法定性和定量测量.动力学模型和实验表明,气相中氢提取反应是热解过程中丁酸甲酯分解的主要途径,但在HZSM-5上,丁酸甲酯则主要通过解离生成烯酮和甲醇消耗;与无催化反应相比,丁酸甲酯在HZSM-5上的初始分解温度降低了约300 K.并且通过Arrhenius方程获得了在催化热解和均相热解条件下丁酸甲酯消耗的表观活化能.明显降低的表观活化能证实了 HZSM-5对丁酸甲酯热解的催化性能.此外催化剂的活化温度对HZSM-5的某些催化性能具有一定的影响.该研究对进一步的实际生物柴油燃料的催化燃烧具有一定的指导意义.     

一种新型生物柴油替代燃料模型

为了分析实际生物柴油的燃烧特性,综合考虑了燃料的分子量、碳氢比、化学键能和十六烷值等特性,基于丁酸甲酯、醋酸乙酯、癸酸甲酯与正十二烷四种燃料,采用配平原子个数和十六烷值的方法构建了反映生物柴油基本燃烧特性的一种新的替代燃料模型。通过不同工况下模拟结果与实验数据的比较,对该方法的合理性进行了验证,结果表明该替代燃料模型能较好地预测生物柴油在不同压力、温度和当量比下的氧化过程。该机理构成方法为替代燃料机理的构建提供了新的思路。     

6106柴油机性能研究及优化

本文利用内燃机工作过程数值模拟软件GT-Power,对6106柴油机工作过程进行了数值模拟计算.通过计算,分析了供油提前角、配气相位等参数对柴油机性能的影响,并将计算结果与实验值进行了比较,验证了计算的准确性.优化后的结果为柴油机的优化设计提供理论依据.     

柴油机排气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机排气过程气体的流动直接影响到排气管换热、发动机噪音、废气再循环系统设计等,对柴油机整体性能起着重要作用.因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE,在进气压缩、喷雾燃烧过程多维瞬态数值模拟基础上,对柴油机排气过程流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算给出排气过程中气体的流场分布,为柴油机排气系统的优化设计提供重要的理论指导.     

进气加入CO2对直喷式柴油机燃烧的影响

在直喷式柴油机上研究了进气加入CO2气体对其燃烧特性以及发动机性能和排放品质的影响.研究结果表明,进气加入CO2,柴油机的混合气形成过程几乎不受CO2气体加入量的影响,主要反映在着火延迟期随着CO2加入量的增加而变长,燃烧持续期缩短,燃烧最高温度降低.同时导致柴油机的最大爆发压力和压力升高率降低,并且其出现的位置后移,充气效率下降,排气温度上升.加入CO2后,NOx排放有较大下降,HC、CO稍有增加,烟度受到的影响不大.     

6110柴油机进气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机进气过程中气体流动是强瞬变的非定常三维湍流运动,直接影响到充气效率、缸内气流状态及进气道和缸内壁面换热,因而也影响到燃油雾化、燃烧及有害废气生成等,对柴油机的动力性、经济性起着重要作用。因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机进气过程的气体流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算可以得到不同时刻进气道和缸内流场分布,为柴油机进气系统的优化设计提供重要的理论依据。     

直喷柴油机火焰浮起长度的数值模拟研究

采用三维CFD模型模拟了直喷柴油机缸内喷雾燃烧过程,模拟缸压曲线得到了实验的验证.通过高温区与喷嘴之间的稳定距离来确定柴油机火焰浮起长度,研究在不同进气条件下火焰浮起长度的变化情况.该模型成功地预测了火焰浮起长度随着初始进气压力的增大而减少,随着进气温度的升高出现先增大后减少的趋势.同时模拟了在不同EGR率下柴油机缸内燃烧情况,发现火焰浮起长度和燃料着火延迟时间都随EGR率的增加而增大.     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。     

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。     

含甲缩醛柴油喷雾和燃烧排放特性的试验研究

应用激光相位多普勒技术测量了含甲缩醛柴油喷雾的速度场和粒径场,在直喷式柴油机上研究了该含氧混合燃油的燃烧排放特性。结果表明,添加甲缩醛可改善柴油的雾化,增加喷雾轴线上的粒子速度,但减小喷雾锥角;同时以远大于其加入的比例降低柴油机排气烟度,但对氮氧化物的排放影响不大。柴油机采用甲缩醛作燃油添加剂时,需改造燃油系统。