替代燃料甲醇在柴油机上的应用

摘要

进入新世纪之后，能源短缺和环境问题困扰全球。代用燃料的研究也越来越为世界各国所关注。 本文首先较为详细地介绍了内燃机代用燃料——天然气、液化石油气、氢气、醇类燃料、二甲醚(DME)和碳酸二甲脂(DMC)的物理特性排放特点、优缺点及使用时应解决的问题，并重点介绍了目前备受关注的新燃料——甲醇(富氧燃料)。由于甲醇有十六烷值低、汽化潜热大的特点，所以甲醇并不能在柴油机上直接燃烧。本试验旨在寻找一种合适的着火改善剂，将其添加到甲醇中之后，实现甲醇在G180柴油机上的直接燃烧，且可以满足发动机动力性要求，也可以达到经济性要求。实验以G180柴油机为实验样机，首先测出柴油机在正常技术状态下燃用柴油时的性能参数，然后将一定比例的着火改善剂添加到甲醇中，试验获得甲醇在柴油机上独立燃烧所需要着火改善剂最小的添加量，记录此状态下的性能参数，并与正常技术状态下燃用纯柴油时的性能参数相比较。由于甲醇火焰传播速度快等特点，柴油机不同供油提前角对甲醇在柴油机上的性能影响很大，本实验采用多因素正交回归旋转组合设计方法，设计了供油提前角、转速、负荷三个调整参数的实验，研究供油提前角、转速、负荷三个调整参数相互匹配的情况对柴油机功率、油耗率、排放以及噪声的影响规律。运用统计软件SPSS建立油耗率、排放和噪声各项性能指标随上述三个调整参数而变化的数学模型，定量描述了各调整参数对发动机动力性、经济性和排放的影响。最后，利用软件Mathcad寻优，得到理论的性能指标的最优值及最合适的供油提前角。研究结果表明，添加着火改善剂的甲醇在G180柴油机上燃用基本达到该机动力性和经济性的要求，排放指标大为改善，且在中、大负荷时经济性和动力性好于原柴油机。本实验无需改变柴油机的结构，只作相应调整，实现甲醇在小型柴油机上对替代柴油，研究结果有很好的理论价值和实用价值，并对甲醇在大型柴油机上的燃用研究有重要参考作用。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.1.1国内外能源的发展现状

1.1.2内燃机的发展方向受能源供应的影响

1.1.3内燃机的发展方向也必然受环境问题的制约

1.2新燃料发动机的研究现状

1.2.1非含氧代用燃料

1.2.2含氧代用燃料

1.3发动机使用甲醇燃料的技术

1.3.1火花塞及电热塞法

1.3.2高压缩比压燃法

1.3.3着火改善剂法

1.4发展甲醇燃料势在必行

1.5本实验研究的目的及意义

第二章实验的因素与设计

2.1因素的选择

2.1.1甲醇的性质

2.1.2燃用纯甲醇的措施

2.1.3甲醇添加剂的选取

2.2甲醇与柴油的供给装置

2.3正交实验方法和设计

2.3.1正交实验方法

2.3.2正交实验设计

第三章实验的设备与方案

3.1实验设备

3.2、实验方案

第四章G180柴油机燃烧甲醇的实验研究

4.1柴油机实验原理

4.1.1内燃机速度特性

4.1.2内燃机负荷特性

4.2柴油机特性实验一般步骤

4.2.1实验前的准备

4.2.2实验程序

4.3添加剂配比实验

4.4发动机特性实验方法和数据处理

4.4.1调整特性

4.4.2发动机全负荷速度特性(外特性)实验

4.4.3发动机负荷特性试验

4.4.4 G180柴油机全负荷速度特性试验结果与分析

4.4.5 G180柴油机燃用纯柴油工况下的负荷特性试验结果与分析

4.4.5柴油机燃用甲醇工况下负荷特性试验结果与分析

4.4.6柴油机在不同配比下全负荷速度特性试验结果与分析

4.4.7、两种添加剂效果比较

4.5试验总结

第五章二次回归正交旋转的设计和数据处理

5.1试验的因素及其水平的选择

5.2试验指标

5.3试验的方案及过程

5.4试验结果分析与讨论

5.4.1数据处理软件SPSS介绍

5.4.2回归分析

5.4.3试验因素对性能指标影响分析

5.4.4结论

第六章总结与展望

6.1研究工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

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