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氨能融合燃料面临的挑战与对策
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作者 刘永峰 张青山 +1 位作者 宋金瓯 潘家营 《节能与环保》 2025年第1期33-39,共7页
氨(NH3)是一种不含碳的携氢燃料,易制备且燃烧不产生CO_(2),热解脱氢所需的能量低,与碳氢燃料(如柴油)融合燃烧时,可以达到提高燃料能量利用率及减少温室气体排放的目的。本文阐述了目前氨能融合燃料发展的必要性,对常用的氨能融合燃料... 氨(NH3)是一种不含碳的携氢燃料,易制备且燃烧不产生CO_(2),热解脱氢所需的能量低,与碳氢燃料(如柴油)融合燃烧时,可以达到提高燃料能量利用率及减少温室气体排放的目的。本文阐述了目前氨能融合燃料发展的必要性,对常用的氨能融合燃料(氨—氢气、氨—甲烷和氨—柴油)内燃机发展中面临的如稳定性差、燃烧慢和着火难等挑战,提出了优化氢气掺杂比例和燃烧室设计、低温脱硝、调整氨占比和富氧环境等对策,并对氨能融合燃料未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 氨能融合燃料 零碳燃烧 温室气体
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汽油机废气滚流分层技术对燃烧排放特性影响的研究 被引量:13
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作者 宋金瓯 姚春德 +1 位作者 姚广涛 刘增勇 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期218-223,共6页
为了充分利用废气分层技术,实现既改善排放又降低能耗的目的,对汽油机滚流分层技术的燃烧、排放特性随废气再循环(EGR)率的变化规律进行了研究。根据缸内温度的变化,探讨了废气再循环(EGR)率对发动机排放的影响;根据缸内示功图和燃烧放... 为了充分利用废气分层技术,实现既改善排放又降低能耗的目的,对汽油机滚流分层技术的燃烧、排放特性随废气再循环(EGR)率的变化规律进行了研究。根据缸内温度的变化,探讨了废气再循环(EGR)率对发动机排放的影响;根据缸内示功图和燃烧放热率的变化,分析了燃烧持续期、燃烧规律等有关因素对发动机经济性的影响。此外,还讨论了调整点火正时的必要性,以及在最佳点火正时条件下发动机燃油经济性和排放特性。研究主要集中在中速、低负荷工况,结果表明,提出的分层方式可将废气再循环率提高20%,并且在不影响CO、HC排放的情况下大幅度降低NOx排放,结合点火正时的调整,功率输出大约可提高7%。 展开更多
关键词 汽油机 滚流 充量分层 废气再循环
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柴油引燃天然气发动机燃烧模型的研究 被引量:10
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作者 宋金瓯 姚春德 +1 位作者 解茂昭 刘增勇 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期303-307,共5页
分析了均质充气柴油引燃天然气发动机的燃烧过程,以简单的一步表观反应动力学概念的阿伦纽斯(Arrhenius)公式为基础,综合湍流对化学动力学的影响,提出了一个新的燃烧模型。通过试验对模型进行了验证。此外对双燃料发动机的燃烧过程进行... 分析了均质充气柴油引燃天然气发动机的燃烧过程,以简单的一步表观反应动力学概念的阿伦纽斯(Arrhenius)公式为基础,综合湍流对化学动力学的影响,提出了一个新的燃烧模型。通过试验对模型进行了验证。此外对双燃料发动机的燃烧过程进行了分析,发现了柴油引燃的天然气发动机燃烧过程具有两阶段特性,即:第一阶段以迅速扩展的均匀温度梯度区为主要特征,第二阶段呈现均质压燃的燃烧特征。分析结果表明,双燃料发动机的燃烧是有别于传统发动机燃烧和均质压燃燃烧的一种独特燃烧现象。 展开更多
关键词 双燃料发动机 燃烧 数学模型 天燃气
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汽油机废气滚流分层技术燃烧放热规律的研究 被引量:8
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作者 宋金瓯 姚春德 +1 位作者 姚广涛 刘增勇 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期157-161,共5页
对于采用废气分层技术的发动机,经常需要进行整机性能和工作过程优化。在优化过程中,一般采用经验的燃烧热力学模型。为了能够利用现有的计算软件或程序,并获得较高的模拟计算精度,对新型的燃烧系统,需要进一步发展更合适的计算模型。... 对于采用废气分层技术的发动机,经常需要进行整机性能和工作过程优化。在优化过程中,一般采用经验的燃烧热力学模型。为了能够利用现有的计算软件或程序,并获得较高的模拟计算精度,对新型的燃烧系统,需要进一步发展更合适的计算模型。针对所研究的废气滚流分层技术,提出了一个燃烧比速率的零维单区双曲线模型。该模型采用了单区模型的思想,且采用两条曲线分别描述新鲜气层和废气层的燃烧速率。试验结果表明,该模型对废气分层技术的燃烧特点,能够做出有效的预测,且没有增加计算工作量。 展开更多
关键词 放热率 热力学模型 废气分层 汽油机
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压缩机等熵功的精确计算方法 被引量:7
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作者 宋金瓯 彭宝成 +1 位作者 朱玉峰 赵志广 《河北科技大学学报》 CAS 2003年第1期10-12,共3页
压缩机的效率是衡量其完善性的重要指标,压缩机的等熵功是计算效率的一个基本参数,因此需要给出精确计算值。本文根据等熵过程始态、终态熵相等的原则,提出了一个计算往复活塞压缩机等熵过程理论循环功的精确计算方法,应用该方法可以提... 压缩机的效率是衡量其完善性的重要指标,压缩机的等熵功是计算效率的一个基本参数,因此需要给出精确计算值。本文根据等熵过程始态、终态熵相等的原则,提出了一个计算往复活塞压缩机等熵过程理论循环功的精确计算方法,应用该方法可以提高压缩机效率的计算精度。该方法还可以方便地编制计算机程序。通过实例,对文中提出的精确计算方法和常用的压缩机等熵功计算方法的计算结果进行了比较,并对两者的差别进行了分析。 展开更多
关键词 往复活塞压缩机 等熵过程理论循环功 等熵效率
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汽车催化器性能影响因素数值分析 被引量:2
6
作者 宋金瓯 解茂昭 +1 位作者 邓康耀 邬静川 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2001年第4期283-287,共5页
研究的汽车催化器非稳态数学模型既考虑非定常流动的影响 ,又考虑到发动机与催化器之间的相互作用 ,能够探讨发动机与催化器之间的匹配问题。首先介绍催化器非稳态数学模型的理论基础和实验结果 ,之后利用非稳态模型分析了催化器性能的... 研究的汽车催化器非稳态数学模型既考虑非定常流动的影响 ,又考虑到发动机与催化器之间的相互作用 ,能够探讨发动机与催化器之间的匹配问题。首先介绍催化器非稳态数学模型的理论基础和实验结果 ,之后利用非稳态模型分析了催化器性能的各种影响因素 ,如催化剂的装载量 ,装载方式 ,载体结构参数及催化器安装位置。 展开更多
关键词 催化器 模型 数值分析
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汽油机催化转化器非稳态模型的试验研究 被引量:1
7
作者 宋金瓯 彭宝成 +1 位作者 解茂昭 赵志广 《河北科技大学学报》 CAS 2000年第4期1-5,10,共6页
讨论了催化器非稳态数学模型的试验方法 ,介绍了试验装置并对试验结果和计算结果进行了对比和分析 ,论文认为非稳态模型能正确地模拟催化器的工作过程 。
关键词 试验 数学模型 非稳态 汽油机 催化转化器
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引燃柴油在甲烷-空气混合气中的着火模型 被引量:1
8
作者 宋金瓯 姚春德 姚广涛 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期10-13,共4页
分析双燃料发动机引燃柴油在甲烷 空气混合气中的着火过程,提出一种新的着火模型.着火模型的基本框架仍然采用Shell模型,但考虑了CH4 对柴油着火过程的影响.柴油的着火过程是退化分支链的反应过程,根据CH4 基元反应的特点,分析CH4 对柴... 分析双燃料发动机引燃柴油在甲烷 空气混合气中的着火过程,提出一种新的着火模型.着火模型的基本框架仍然采用Shell模型,但考虑了CH4 对柴油着火过程的影响.柴油的着火过程是退化分支链的反应过程,根据CH4 基元反应的特点,分析CH4 对柴油退化分支链反应机理的影响,提出一种修正的Shell模型,并进行了试验分析.模拟计算选用KIVA 3程序,修正的Shell模型作为KIVA 3的一个独立的着火子程序.试验结果表明,修正的Shell模型能够较好地模拟引燃柴油在甲烷 空气混合气中的着火过程. 展开更多
关键词 着火 数值模拟 柴油 双燃料发动机
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热分离机内的非正常一维流动 被引量:1
9
作者 宋金瓯 彭宝成 赵志广 《河北科技大学学报》 CAS 2000年第3期1-5,共5页
分析了热分离机内的不定常流动过程 ,描绘了简化波图 。
关键词 热分离机 流动 制冷 非正常一维流动
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涡流比对双燃料发动机燃烧过程影响的数值分析 被引量:1
10
作者 宋金瓯 姚春德 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期20-23,共4页
利用数值模拟的方法研究了涡流比对柴油引燃天然气发动机燃烧速率的影响。计算软件为经过修改的KIVA Ⅲ程序 ,计算对象为具有深盆形燃烧室的发动机。研究表明 ,当涡流比从 0依次增加到 2 5、5时 ,虽然缸内平均湍流强度增加 ,但最高湍... 利用数值模拟的方法研究了涡流比对柴油引燃天然气发动机燃烧速率的影响。计算软件为经过修改的KIVA Ⅲ程序 ,计算对象为具有深盆形燃烧室的发动机。研究表明 ,当涡流比从 0依次增加到 2 5、5时 ,虽然缸内平均湍流强度增加 ,但最高湍流区湍流强度先升后降 ;由于燃烧速率赖于当地的湍流强度 ,而不是缸内的平均湍流强度 ,所以燃烧速率并不是一直随涡流比增大而增大。 展开更多
关键词 汽车工程 湍流燃烧 涡流比 双燃料发动机 数值分析 湍流强度 发动机参数
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柴油机排气微粒过滤器的一维流体动力学模型
11
作者 宋金瓯 解茂昭 +1 位作者 邬静川 邓康耀 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期23-25,共3页
提出了一个一维模型来模拟柴油机排气微粒过滤器内部的流体动力学行为。在一维流体动力学模型中 ,将排气微粒过滤器简化成内部设有压降元件的直管 ,简化的直管通过突变的截面与排气管连接 ,直管中间的压降元件是数学意义上的一个面 ,没... 提出了一个一维模型来模拟柴油机排气微粒过滤器内部的流体动力学行为。在一维流体动力学模型中 ,将排气微粒过滤器简化成内部设有压降元件的直管 ,简化的直管通过突变的截面与排气管连接 ,直管中间的压降元件是数学意义上的一个面 ,没有厚度 ,但具有实际过滤器的全部阻力。此模型能够反映过滤器内所发生的主要现象 ,如压力损失、温度变化、压力波的反射与传播。此模型被添加到 MK- 14程序中后 ,能够精确预测发动机与管路系统之间的相互作用与相互影响。模型通过试验得到了验证。 展开更多
关键词 柴油机 排气微粒 流体动力学模型
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催化器非稳态数学模型的研究
12
作者 宋金瓯 彭宝成 解茂昭 《河北科技大学学报》 CAS 1999年第2期13-18,共6页
讨论了现行催化器模型的缺点,提出了改进模型,改进的催化器模型考虑了工作过程的非稳态基本特征和催化过程与排气管中气体流动的相互作用。
关键词 催化器 数值模型 非稳态 内燃机 汽车
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柴油/甲醇组合燃烧发动机的燃烧特性与排放 被引量:47
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作者 姚春德 段峰 +4 位作者 李云强 王银山 程传辉 宋金瓯 姚广涛 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期214-217,共4页
对一台高速直喷式柴油机采用柴油/甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性进行了研究.其结果表明,采用柴油/甲醇组合燃烧的发动机,燃烧始点晚于采用纯柴油时的燃烧起点,但是燃烧速度快,气缸峰值压力比燃烧纯柴油时高;与纯柴油的... 对一台高速直喷式柴油机采用柴油/甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性进行了研究.其结果表明,采用柴油/甲醇组合燃烧的发动机,燃烧始点晚于采用纯柴油时的燃烧起点,但是燃烧速度快,气缸峰值压力比燃烧纯柴油时高;与纯柴油的双峰放热规律不同,组合燃烧的放热率曲线呈单峰形;组合燃烧的最高燃烧温度比燃烧纯柴油时有所降低.进而从燃烧理论上解释了采用组合燃烧可以同时降低碳烟和NOx排放的原因. 展开更多
关键词 柴油机 甲醇 组合燃烧 燃烧特性 排放
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对置二冲程柴油机缸内流动形式对混合气形成及燃烧的模拟研究 被引量:30
14
作者 许汉君 宋金瓯 +4 位作者 姚春德 刘长振 于红胜 郝勇刚 王清旭 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期395-400,共6页
针对对置活塞对置气缸(OPOC)柴油机混合气形成较为困难的工作特点,有必要合理组织缸内流动,利用CFD软件研究了这种发动机不同进气方式形成涡流和滚流的效果。着重优化了滚流的形成方式,比较了涡流、滚流情况下缸内流动的特点,并对各自... 针对对置活塞对置气缸(OPOC)柴油机混合气形成较为困难的工作特点,有必要合理组织缸内流动,利用CFD软件研究了这种发动机不同进气方式形成涡流和滚流的效果。着重优化了滚流的形成方式,比较了涡流、滚流情况下缸内流动的特点,并对各自的喷油参数进行了优化,以适应不同的缸内流动形式,最后研究了两种流动方式对燃烧的影响。结果表明,缸内流动形式对燃烧的影响有很大差异。其中,组织滚流能大大提高上止点附近的缸内湍流动能,同时通过优化喷孔布置还可以增大空气利用率,由此加快了燃烧进程,并避免了火焰偏离燃烧室中心的现象,减小了向缸壁的传热损失,从而提高了OPOC柴油机的性能。 展开更多
关键词 对置活塞对置气缸(OPOC)发动机 涡流 滚流 CFD
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汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性 被引量:32
15
作者 潘锁柱 裴毅强 +4 位作者 崇林 吕刚 宋金瓯 张坤鹏 李金海 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期181-185,共5页
采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等... 采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等转速时粒径分布范围扩大,既存在核态颗粒物,也存在积聚态颗粒物.相同转速下,随负荷的增加核态颗粒物数密度峰值先降低后增加;相同负荷下,随转速的升高核态颗粒物数密度峰值和峰值粒径均降低,积聚态颗粒物数密度峰值有增加的趋势.催化器对核态颗粒物的净化效果较好,对积聚态颗粒物的净化效果较差,对低转速下的粒径分布有明显影响. 展开更多
关键词 汽油机 颗粒物 粒径分布 数密度
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预混火焰中温度对碳烟表面官能团和氧化活性的影响 被引量:10
16
作者 马翔 崇林 +2 位作者 汪晓伟 宋金瓯 吕刚 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期170-175,共6页
基于甲烷/氧气预混火焰燃烧系统及毛细管取样技术,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和热重分析技术(TGA),研究了火焰温度对碳烟颗粒表面官能团相对含量和氧化反应活性的影响规律.结果表明:随着火焰温度的升高,... 基于甲烷/氧气预混火焰燃烧系统及毛细管取样技术,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和热重分析技术(TGA),研究了火焰温度对碳烟颗粒表面官能团相对含量和氧化反应活性的影响规律.结果表明:随着火焰温度的升高,碳烟颗粒表面脂肪族碳氢官能小(aliphatic C—H)的当量峰高比IC—H/IC=C减小,含氧官能团(C—OH和C=O)的摩尔分数也减小,表明碳烟颗粒表面官能团的相对含量随火焰温度的升高而降低;碳烟颗粒氧化反应特征温度和表观活化能都随火焰温度的升高而增大,表明较高的火焰温度产生的碳烟颗粒的氧化反应活性较低;碳烟颗粒表面官能团的含量与其氧化反应活性有直接关系,表面官能团含量越少,其氧化反应活性越低. 展开更多
关键词 碳烟 甲烷 氧气预混火焰 温度 表面官能团 氧化活性
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金属改性分子筛型催化剂低温SCR反应机理 被引量:11
17
作者 李晓东 吕刚 +3 位作者 崇林 宋金瓯 宾峰 吴少华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期341-347,共7页
使用离子交换法制备得到金属改性ZSM-5催化剂,并对其进行了一系列的表征,包括:傅里叶变换红外光谱(FT-IR),氨气程序升温脱附(NH3-TPD),原位漫反射红外光谱分析(In situ DRIFTS).FT-IR实验说明金属的掺杂并未对ZSM-5的结构造成破坏.DRIFT... 使用离子交换法制备得到金属改性ZSM-5催化剂,并对其进行了一系列的表征,包括:傅里叶变换红外光谱(FT-IR),氨气程序升温脱附(NH3-TPD),原位漫反射红外光谱分析(In situ DRIFTS).FT-IR实验说明金属的掺杂并未对ZSM-5的结构造成破坏.DRIFTS实验证实,金属改性ZSM-5催化剂低温下的SCR反应主要遵循Langmuir-Hinshelwood机理,即活化的NOx物种和活化的NH3物种进行反应.与Cu/ZSM-5催化剂相比,CuCe0.75Zr0.25Oy/ZSM-5催化剂可以加速氧化NO成为NO2,使得CuCexZr1-xOy/ZSM-5催化剂更容易生成—NO2物种,这对去除NOx催化的低温活性有很大的帮助.催化剂表面上的大部分硝酸盐和亚硝酸盐物种都是活性物种,但连二亚硝酸盐是个例外. 展开更多
关键词 改性ZSM-5分子筛 选择性催化还原 氮氧化物 反应机理 过渡态物种
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Cu/ZSM-5分子筛催化剂SCR催化性能 被引量:11
18
作者 王坤鹏 崇林 +2 位作者 宾峰 吕刚 宋金瓯 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-78,共6页
采用液态离子交换法制备了不同Cu含量的Cu/ZSM-5分子筛催化剂.对其理化特性和在NH3-选择性催化还原反应中催化性能的评价结果表明:Cu元素主要以Cu+离子的形式富集于分子筛的浅层及表面,且分散性较好.Cu质量分数低于6.39%时,NO低温转化率... 采用液态离子交换法制备了不同Cu含量的Cu/ZSM-5分子筛催化剂.对其理化特性和在NH3-选择性催化还原反应中催化性能的评价结果表明:Cu元素主要以Cu+离子的形式富集于分子筛的浅层及表面,且分散性较好.Cu质量分数低于6.39%时,NO低温转化率随Cu含量的增加而增加;而在Cu质量分数超过6.39%后,随Cu含量的增加,高温NO转化率开始衰减的温度降低.反应气流速在150,000,h-1以内时,反应气流速对Cu/ZSM-5催化剂的活性温度窗口影响不大. 展开更多
关键词 选择性催化还原 Cu/ZSM-5分子筛催化剂 氮氧化物 脱除效率 离子交换
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空燃比和EGR对GDI汽油机多环芳香烃排放的影响 被引量:9
19
作者 李超 崇林 +2 位作者 潘锁柱 吕刚 宋金瓯 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期164-169,共6页
使用色谱-质谱联用仪对GDI汽油机排气中颗粒相多环芳香烃(PAHs)进行分析,研究了空燃比及EGR对多环芳香烃排放的影响规律.结果表明,随空燃比增加,颗粒物(PM)、可溶性有机物(SOF)和PAHs排放量降低,颗粒中大分子量的PAHs所占比例降低,二环... 使用色谱-质谱联用仪对GDI汽油机排气中颗粒相多环芳香烃(PAHs)进行分析,研究了空燃比及EGR对多环芳香烃排放的影响规律.结果表明,随空燃比增加,颗粒物(PM)、可溶性有机物(SOF)和PAHs排放量降低,颗粒中大分子量的PAHs所占比例降低,二环和三环等小分子量的PAHs所占比例增加;EGR率小于10%时,PM、SOF和PAHs的排放量增加趋势不明显;EGR率大于10%时,排放量显著增加,四、五、六环PAHs排放量在EGR率大于10%时远高于二环和三环PAHs排放量;GDI汽油机颗粒物毒性当量远高于柴油机,浓混合气和中等EGR率时,颗粒物的毒性最大. 展开更多
关键词 缸内直喷汽油机 多环芳香烃 颗粒物 空燃比 废气再循环
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燃用F-T柴油颗粒相多环芳香烃的排放特性 被引量:10
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作者 刘立东 崇林 +2 位作者 吕刚 张华伟 宋金瓯 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期268-273,共6页
在满足国Ⅲ排放的高压共轨柴油机上,对比分析了燃用F-T柴油和国Ⅲ柴油时,发动机尾气中颗粒相多环芳香烃的排放特性,结果表明,在低、中、高3种转速的负荷特性下,柴油机燃用F-T柴油时,颗粒相总多环芳香烃比排放量为0.01~0.10,μg/(kW.h)... 在满足国Ⅲ排放的高压共轨柴油机上,对比分析了燃用F-T柴油和国Ⅲ柴油时,发动机尾气中颗粒相多环芳香烃的排放特性,结果表明,在低、中、高3种转速的负荷特性下,柴油机燃用F-T柴油时,颗粒相总多环芳香烃比排放量为0.01~0.10,μg/(kW.h),与国Ⅲ柴油的比排放量0.04~0.42,μg/(kW.h)相比,有大幅下降,且比排放量随着负荷的增大呈降低趋势.两种燃料排放的颗粒相多环芳香烃中三环的菲及四环的荧蒽和芘含量最多,三者之和占总多环芳香烃的80%以上.此外,F-T柴油菲的比排放量在所有试验工况均低于国Ⅲ柴油;F-T柴油荧蒽和芘的比排放量除在中等转速的中、高负荷略高于国Ⅲ柴油外,其余工况均低于国Ⅲ柴油. 展开更多
关键词 高压共轨柴油机 颗粒相多环芳香烃 F-T柴油 国Ⅲ柴油
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