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直接/间接煤制油对重型柴油机燃烧和排放的影响 被引量：10
1
作者 刘海峰 崔雁清 +6 位作者 董芳 杨勇 刘馨璐 陈鹏 马俊生 马桂香 尧命发 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期289-296,共8页
在一台高压共轨重型柴油机上,通过试验研究煤直接液化(DCL)燃油及煤间接液化(ICL)燃油对柴油机燃烧和排放的影响.结果表明,在小负荷时,相比柴油燃料,DCL滞燃期较长,预混燃烧比例较高,最大压力高升率较大,而ICL滞燃期较短;预混燃烧比例较... 在一台高压共轨重型柴油机上,通过试验研究煤直接液化(DCL)燃油及煤间接液化(ICL)燃油对柴油机燃烧和排放的影响.结果表明,在小负荷时,相比柴油燃料,DCL滞燃期较长,预混燃烧比例较高,最大压力高升率较大,而ICL滞燃期较短;预混燃烧比例较低,最大压力升高率较小,在扩散燃烧阶段两种煤制油的放热率均高于柴油,燃烧持续期均短于柴油.随着负荷增大,不同燃料的燃烧特性差异逐渐减小.两种煤制油的有效热效率低于柴油,其中DCL的有效热效率略高于ICL.煤制油均可获得较低的NOx和碳烟排放,但煤制油的HC和CO排放稍高于柴油.对于ESC循环加权结果,DCL和ICL的有效热效率相对柴油分别降低2.6%和3.4%;ICL在降低NOx方面强于DCL,相对柴油降低2.5%,在降低碳烟方面稍差于DCL,DCL的碳烟降幅63.1%大于ICL的53.7%;对于ICL,其HC增大幅度为17.1%,CO增大幅度为9.1%,均分别小于DCL的32.4%和29.5%. 展开更多
关键词 煤制油 煤直接液化 煤间接液化 燃烧 排放
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柴油掺混正丁醇对火焰发展及光谱的影响 被引量：7
2
作者 刘海峰 文铭升 +3 位作者 崔雁清 张传奇 郑尊清 尧命发 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1998-2004,共7页
正丁醇是一种很有前景的柴油替代燃料,针对缸内火焰发展和燃烧中间产物的自发光光谱开展研究,有助于深入理解柴油掺混正丁醇混合燃料对柴油机燃烧过程的影响规律。因此,在一台光学发动机上,利用火焰高速成像技术和自发光光谱分析法,研... 正丁醇是一种很有前景的柴油替代燃料,针对缸内火焰发展和燃烧中间产物的自发光光谱开展研究,有助于深入理解柴油掺混正丁醇混合燃料对柴油机燃烧过程的影响规律。因此,在一台光学发动机上,利用火焰高速成像技术和自发光光谱分析法,研究纯柴油与柴油掺混不同比例正丁醇后对发动机缸内火焰发展和自发光光谱的影响。试验过程中,光学发动机转速为1 200 r·min^-1,喷油压力为600 bar,进气加热到398 K,使上止点附近达到约900 K温度。纯柴油、柴油掺混20%正丁醇燃料和柴油掺混40%正丁醇燃料分别用D100, DB20和DB40表示,三种燃料在每个着火循环喷入的油量分别为17.5, 18.7和19.2 mg,从而保证发动机输出功相同。试验结果表明:冷却水温不变时,喷油时刻推迟,滞燃期缩短,初始火核形成时刻推迟,蓝色预混火焰比例减小;喷油时刻不变时,提高冷却水温度,滞燃期缩短,初始火核形成时刻提前,蓝色预混火焰比例减小。随着正丁醇掺混比例增加,呈现局部混合气率先着火的特征且着火时刻推迟,蓝色预混火焰比例增加,火焰亮度降低,火焰亮度从大到小依次为:D100>DB20>DB40。D100燃料随喷油推迟,整体光谱的峰值向长波方向移动,碳烟辐射增强, OH谱带的光强峰值先增大后减小, OH和CH2O谱带出现的时刻推迟,表明高温和低温反应时刻推迟;喷油时刻不变时,提高冷却水温,整体光谱的光强增加, OH和CH2O谱带的出现时刻提前,表明高温和低温反应时刻提前。掺混正丁醇后的DB40燃料随喷油推迟,光谱的整体光强增加, OH和CH2O谱带的光强峰值提高,表明推迟喷油对DB40燃料也是有助于促进高温和低温反应。DB40燃料光谱的整体光强低于D100燃料,其OH和CH2O的谱带出现的时刻迟于D100燃料,表明掺混正丁醇后燃料的高温和低温反应时刻都相对D100燃料推迟。SOI-15、冷却水温95℃工况下, D100燃料的谱� 展开更多
关键词 柴油 正丁醇 火焰发展 自发光光谱
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喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机燃烧稳定性影响研究
3
作者 刘海峰 王冠月 +3 位作者 文铭升 明镇洋 崔雁清 尧命发 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-8,共8页
基于一台光学发动机,在1200 r/min转速下,采用进气道低压喷射氨气,缸内高压直喷高活性正十二烷的双燃料燃烧模式,应用火焰高速成像方法,研究了喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机缸内燃烧的影响规律.结果表明,直喷燃料喷射压... 基于一台光学发动机,在1200 r/min转速下,采用进气道低压喷射氨气,缸内高压直喷高活性正十二烷的双燃料燃烧模式,应用火焰高速成像方法,研究了喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机缸内燃烧的影响规律.结果表明,直喷燃料喷射压力降低,导致正十二烷浓度分层增大,自燃着火点增多,更有利于正十二烷引燃均质预混合的氨气;直喷压力在30 MPa和60 MPa工况下,火焰初期NH3燃烧的橘色火焰占主导,之后呈现正十二烷预混蓝色火焰与NH3橘色火焰叠加现象;在90 MPa喷射压力下,火焰发展初期正十二烷预混蓝色火焰占主导,随着燃烧发展NH3橘色火焰的比例逐渐增多.在30 MPa喷射压力下,缸内直喷正十二烷可以实现90%氨气比例的稳定着火,但是燃烧反应速率过低,燃烧持续期过长.进气温度从100℃升高到125℃后,自燃着火点数量增加,氨双燃料燃烧反应速率提高,放热率峰值增大;然而进气温度进一步从125℃提高到150℃时,对燃烧压力和放热率影响很小.上述研究表明,较低的直喷燃料喷射压力和适当提高进气温度更有利于氨燃料的稳定着火以及燃烧速率的提升和氨在双燃料中占比的提高. 展开更多
关键词 双燃料发动机 氨气 正十二烷 喷射压力 光学诊断
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稀释气体组分和浓度对柴油喷雾燃烧特征影响 被引量：6
4
作者 易文韬 丰雷 +3 位作者 王煜 崔雁清 刘海峰 尧命发 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-10,共10页
通过一台高温、高压可视化定容燃烧弹,采用高速摄像技术研究了不同稀释气体(Ar、N2和CO2)在10%~40%的氧体积分数范围内对柴油喷雾着火和火焰发展过程的影响;采用羟基自发光成像和双色法研究了低氧体积分数下稀释气体组分(Ar和N2)对火焰... 通过一台高温、高压可视化定容燃烧弹,采用高速摄像技术研究了不同稀释气体(Ar、N2和CO2)在10%~40%的氧体积分数范围内对柴油喷雾着火和火焰发展过程的影响;采用羟基自发光成像和双色法研究了低氧体积分数下稀释气体组分(Ar和N2)对火焰发展特征和碳烟分布的影响.结果表明:随氧体积分数增加,柴油机喷雾火焰自发光亮度增强,火焰宽度减小,碳烟初始形成位置向喷雾上游迁移.氧体积分数为30%、稀释气体为CO2时,火焰头部出现剧烈波动.在低氧体积分数下,稀释气体为N2时的火焰自发光亮度远弱于稀释气体为Ar的情况,在气体成分为10%O2+90%N2的情况下,在燃烧初期会观察到微弱的蓝色化学发光.使用Ar替代N2作为稀释气体后火焰浮起长度显著缩短,火焰温度上升,火焰中游内部的碳烟浓区分布更广.相比于N2,极端低氧体积分数下使用Ar作为稀释气体能够有效提升柴油喷雾火焰的着火稳定性. 展开更多
关键词 柴油喷雾火焰 稀释气体 定容燃烧弹 光学诊断
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提高内燃机气缸压力的研究现状与展望 被引量：5
5
作者 崔雁清 刘海峰 +1 位作者 易文韬 尧命发 《小型内燃机与车辆技术》 2019年第2期80-88,共9页
提高内燃机气缸压力,有助于提高内燃机升功率,增大膨胀输出功,提高能量转化效率即内燃机热效率。因此,提高内燃机气缸压力一直是内燃机领域的工作重心和发展方向之一。对近年来内燃机气缸压力的发展状况进行了概述,分析了缸内爆发压力... 提高内燃机气缸压力,有助于提高内燃机升功率,增大膨胀输出功,提高能量转化效率即内燃机热效率。因此,提高内燃机气缸压力一直是内燃机领域的工作重心和发展方向之一。对近年来内燃机气缸压力的发展状况进行了概述,分析了缸内爆发压力的研究进展、提高内燃机气缸压力的技术措施及新型燃烧方式下气缸压力的发展,并对未来内燃机气缸压力的发展进行了展望。 展开更多
关键词 内燃机 气缸压力 缸内爆发压力 传统燃烧方式 新型燃烧方式
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两次喷射模式下部分预混燃烧火焰发展模式的光学诊断研究 被引量：4
6
作者 房性会 郑尊清 +3 位作者 刘海峰 崔雁清 丰雷 尧命发 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期1-7,共7页
基于一台光学发动机,在1 200r/min的转速下以正庚烷为燃料,应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧(partially premixed combustion,PPC)中的火焰发展模式,分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现,在上止点之前... 基于一台光学发动机,在1 200r/min的转速下以正庚烷为燃料,应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧(partially premixed combustion,PPC)中的火焰发展模式,分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现,在上止点之前单次喷射时,燃烧为典型的PPC燃烧,火焰发展模式被多点自燃主导。上止点之前两次喷射,火焰同样被多点自燃主导。相比于单次喷射,两次喷射没有改变火焰发展模式,对放热规律的影响较小。推迟第二次喷射的喷射时刻,可以增加扩散燃烧比例,降低放热率峰值,但是燃烧图像中碳烟信号明显增强。两次喷射都位于上止点之后时,火焰发展模式以火焰传播为主,放热率峰值降低,燃烧图像没有明显的碳烟信号。两次喷射可以改变火焰发展模式,有效地控制燃烧反应速率的同时保持较低的碳烟排放。 展开更多
关键词 部分预混燃烧(PPC) 两次喷射 火焰发展模式 高速摄像
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高压汽油喷雾贯穿距和喷雾锥角经验公式研究
7
作者 刘海峰 黄志雄 +4 位作者 丰雷 崔雁清 文铭升 明镇洋 尧命发 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期267-274,共8页
喷雾特征参数经验公式广泛应用于发动机研究和设计.笔者总结了目前常用的预测喷雾贯穿距和锥角的经验公式,并与高压汽油喷雾试验数据进行对比,验证这些经验公式是否适用于高压汽油喷雾.结果表明:在总结的喷雾贯穿距公式中,Dent公式、Arr... 喷雾特征参数经验公式广泛应用于发动机研究和设计.笔者总结了目前常用的预测喷雾贯穿距和锥角的经验公式,并与高压汽油喷雾试验数据进行对比,验证这些经验公式是否适用于高压汽油喷雾.结果表明:在总结的喷雾贯穿距公式中,Dent公式、Arrègle公式、Schihl公式、Naber公式和Wakuri公式预测性较差,Arai公式预测性最好.在总结的喷雾锥角公式中,Arai公式综合环境气体密度和喷油压力的影响,对喷雾锥角试验值的预测性最好.笔者进一步在Arai公式基础上对系数进行修正,得到了新的经验公式,修正后的喷雾贯穿距和锥角预测公式与高压汽油喷雾试验值之间的平均相对误差分别减小到2.43%和1.34%. 展开更多
关键词 高压汽油喷雾 喷雾贯穿距 喷雾锥角 经验公式
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基于双有机朗肯循环的CNG发动机余热回收系统参数优化及工质选择 被引量：4
8
作者 崔雁清 尤琦 +2 位作者 汤传琦 杨富斌 张红光 《车用发动机》 北大核心 2016年第5期61-68,共8页
为了充分利用CNG发动机的余热能量,根据CNG发动机的余热能分布特性设计了双有机朗肯循环系统,用来回收CNG发动机的排气能量、进气中冷能量以及冷却系统具有的能量。该双有机朗肯循环系统包括高温循环和低温循环,高温循环采用R245fa作为... 为了充分利用CNG发动机的余热能量,根据CNG发动机的余热能分布特性设计了双有机朗肯循环系统,用来回收CNG发动机的排气能量、进气中冷能量以及冷却系统具有的能量。该双有机朗肯循环系统包括高温循环和低温循环,高温循环采用R245fa作为工质,用于回收CNG发动机排气能量;低温循环分别采用R245fa,R1234ze和R1234yf作为工质,用于回收进气中冷能量、高温循环冷凝过程中释放的能量以及发动机冷却系统的能量。在CNG发动机标定工况下,对双有机朗肯循环系统的参数敏感度进行了分析。结果表明:较高的高温循环蒸发压力和低温循环蒸发温度,较低的高温循环冷凝温度和低温循环冷凝温度可以提升双ORC系统的净输出功率和热效率;高、低温循环均选择R245fa的方案可以使系统具有较优的热力学性能。 展开更多
关键词 天然气发动机 有机朗肯循环系统 余热回收 参数优化
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不同环境氧浓度下聚甲氧基二甲醚(PODE)喷雾燃烧的羟基光谱分布及其反演重构研究 被引量：1
9
作者 张晓腾 刘威 +5 位作者 刘海峰 郑尊清 明镇洋 崔雁清 文铭升 尧命发 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2587-2594,共8页
聚甲氧基二甲醚(PODE)是一种有潜力的柴油替代燃料,目前针对PODE的研究更多集中在发动机台架试验,相应的基础喷雾燃烧研究较少,制约了其在动力装置中高效清洁燃烧性能的提升。羟基(OH)性质活泼,大量存在的区域通常认为是高温反应区域。... 聚甲氧基二甲醚(PODE)是一种有潜力的柴油替代燃料,目前针对PODE的研究更多集中在发动机台架试验,相应的基础喷雾燃烧研究较少,制约了其在动力装置中高效清洁燃烧性能的提升。羟基(OH)性质活泼,大量存在的区域通常认为是高温反应区域。利用羟基光谱可以获得火焰结构、燃烧反应位置以及热释放速率等重要参数。环境氧浓度对火焰结构有很大影响,也是控制燃烧反应速率和污染物排放的重要参数。因此,在一台光学定容燃烧弹上,首先利用羟基的自发光光谱测量,研究了宽环境氧浓度变化(15%~80%)对PODE喷雾火焰浮起长度的影响,进一步利用阿贝尔逆变换方法将羟基自发光光谱强度由积分值反演为点位值,研究了富氧条件下(40%~80%)氧浓度变化对PODE喷雾羟基分布的影响。研究结果表明:环境氧浓度由15%增至40%,PODE火焰浮起长度迅速缩短;氧浓度进一步增加至80%,火焰浮起长度下降趋势逐渐变缓,直至基本不变;相同氧气浓度下PODE火焰浮起长度明显小于柴油。反演后的羟基光谱分布特征表面,富氧条件下PODE羟基光谱的高光强区域主要集中于喷雾边缘扩散火焰薄层中,同时,局部温度的显著提升使得羟基光谱强度在预混反应区下游附近达到最大;羟基光谱高光强区域随氧气浓度增加逐渐向火焰中上游区域迁移,并且其分布表现为轴向上更短,径向上更窄;在火焰达到准稳态时,相较40%氧气浓度条件,60%和80%氧气浓度下的羟基光谱强度在火焰中下游明显减弱,表明高的环境氧浓度下喷雾上游的燃油高浓度区域更快的参与到剧烈的燃烧反应中。 展开更多
关键词 聚甲氧基二甲醚(PODE) 定容燃烧弹 氧气浓度 羟基自发光光谱 阿贝尔逆变换
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燃料敏感性对内燃机部分预混燃烧(PPC)光谱特性的影响研究
10
作者 刘海峰 明镇洋 +3 位作者 文铭升 崔雁清 刘威 尧命发 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2999-3006,共8页
在一台光学发动机上,利用火焰高速成像技术和自发光光谱分析法,研究了燃料敏感性(S)为0和6时对发动机缸内火焰发展和燃烧发光光谱的影响。试验过程中,通过改变喷油时刻(SOI=-25,-15和-5°CA ATDC)使燃烧模式从部分预混燃烧过渡到传... 在一台光学发动机上,利用火焰高速成像技术和自发光光谱分析法,研究了燃料敏感性(S)为0和6时对发动机缸内火焰发展和燃烧发光光谱的影响。试验过程中,通过改变喷油时刻(SOI=-25,-15和-5°CA ATDC)使燃烧模式从部分预混燃烧过渡到传统柴油燃烧模式。通过使用正庚烷、异辛烷、乙醇混合燃料来改变燃料敏感性。结果表明,在PPC模式下(-25°CA ATDC),火焰发展过程是从近壁面区域开始着火,而后向燃烧室中心发展,即存在类似火焰传播过程,同时在燃烧室下部未燃区域也形成新的着火自燃点。敏感性对燃烧相位影响较大,对缸内燃烧火焰发展历程影响较小;高敏感性燃料OH和CH带状光谱出现的时刻推迟,表明高敏感性燃料高温反应过程推迟,且光谱强度更低,表明碳烟辐射强度减弱。在PPC到CDC之间的过渡区域(-15°CA ATDC),燃烧火焰发光更亮,燃烧反应速率比-25°CA ATDC时刻的反应速率更快。高、低敏感性燃料对缸压放热率的影响规律与-25°CA ATDC相近,此时的燃烧反应更剧烈,放热率更高,碳烟出现时刻更早。该喷油时刻下的光谱强度高于PPC模式下的光谱强度,说明此时的CO氧化反应与碳烟辐射更强。在CDC模式下(-5°CA ATDC),由于使用的燃料活性较低,燃烧放热时刻过于推迟,放热量很小,缸内燃烧压力低,因此燃料敏感性对缸压和放热率的影响不明显,但从燃烧着火图像中可以看到高敏感性燃料的火焰出现时刻较低敏感性燃料推迟。低敏感性燃料的燃烧初期蓝色火焰首先出现在燃烧室中心,着火火焰出现时刻更早,之后蓝色火焰从中心向周围扩散,呈现火焰传播为主导的燃烧过程;燃烧后期,局部混合气过浓区导致亮黄色火焰面积逐渐增大并向周围扩散。高敏感性燃料的火焰发展趋势与低敏感性燃料类似,黄色火焰的亮度与面积更小。尽管高、低敏感性燃料的OH和CH带状光谱的出� 展开更多
关键词 光学发动机 部分预混燃烧(PPC) 燃料敏感性 自发光光谱 火焰发展
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