高原高寒极端环境下生物柴油发动机燃烧特性研究

摘要

当今世界日益严重的全球性问题无疑就是污染问题、石油安全问题以及能源问题。因此，寻找清洁的替代燃料是当务之急，而目前研究较为广泛的生物柴油，以其绿色环保、来源广泛等优势，受到世界各国专家的青睐。本文阐述了生物柴油的种类以及国内外的发展现状和趋势。国内对于生物柴油的研究刚刚起步，还有很多的研究难点和热点，如高原高寒极端环境下生物柴油燃烧等问题。高原环境较普通环境来说是较极端的生态环境系统，最典型的特征就是大气压低、氧含量低。所以高原地区的低温低压极端环境和路况使得汽车的高原行驶要求更为严格，要求有好的动力性和经济性，可靠的制动效能，良好的低温启动性和较高的可靠性。
　　本文以江铃公司生产的JX493柴油机为研究对象，根据不同的曲轴转角，来对比研究生物柴油-柴油混合燃料和纯柴油的燃烧特性和排放特性。主要内容和结论包括：①针对生物柴油较差的氧化安定性和低温流动性，对其两大弱项进行改进；②为了改善混合燃料的燃烧性能、降低有害物的排放，在生物柴油内寻找合适的新型助燃节能添加剂，使之能够提高燃烧性能，来达到降低有害物质的排放以及节能的目的；③用FIRE软件对柴油发动机进行模拟仿真，对比分析在高原高寒极端环境下燃烧生物柴油燃料和纯柴油燃料时的燃烧特性以及排放特性；④在高原高寒极端环境下，运用与低凝点的柴油混合，加入降凝剂，以及结合以上两种方式的措施来改善生物柴油的低温流动性;运用加入抗氧化剂的方式来改善生物柴油较差的氧化安定性；⑤研究了新型助燃节能添加剂H2O2，使之能够提高混合燃料的燃烧性能，来达到降低有害物质的排放以及节能的目的；⑥对于燃烧特性来说，高原高寒极端环境下，B10生物柴油一柴油混合燃料的雾化效果优于纯柴油；⑦对于排放特性来说，高原高寒环境下，虽然加入H2O2对于B10生物柴油一柴油混合燃料燃烧产物中的NOx有了一定程度的控制，但是B10混合燃料的NOx排放浓度在数值上依旧要高出纯柴油燃烧后NOx的排放量，而B10生物柴油-柴油混合燃料燃烧后的炭烟排放要远小于纯柴油燃烧后的炭烟排放。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 引言

1．2 生物柴油的介绍

1．2．1 生物柴油的特点

1．2．2 生物柴油的国内外发展现状和趋势

1．2．3 生物柴油的制备

1．3 高原环境概述

1．3．1 我国的高原环境特征

1．3．2 高原极端环境的行车特点

1．3．3 高原行驶对汽车的要求

1．4 生物柴油发动机存在的问题

1．5 本文研究内容和意义

2．生物柴油理化性能改进与试验

2．1 生物柴油低温流动性的改进

2．1．1 与低凝点的柴油混合

2．1．2 加入降凝剂

2．1．3 混合降凝法

2．2 生物柴油氧化安定性能的改进

2．2．1 抗氧化剂对生物柴油过氧化值的影响

2．2．2 抗氧化剂对生物柴油粘度和酸值的影响

2．3 生物柴油的助燃剂选择

2．3．1 助燃剂的分类

2．3．2 H2O2的反应机理

2．3．3 H2O2对柴油机燃烧过程的影响

2．3．4 H2O2稳定剂的影响

2．4 本章小结

3．生物柴油发动机燃烧的多维模型建立与仿真

3．1 AVL FIRE介绍以及多维模型建立

3．1．1 基本控制方程

3．1．2 喷雾模型

3．1．3 燃烧模型

3．2 计算模型的建立

3．2．1 燃烧室几何模型的建立

3．2．2 计算网格的划分

3．2．3 生物柴油物性参数的计算

3．2．4 AVL FIRE软件中生物柴油的参数设置

3．2．5 计算模型验证

3．3 本章小结

4．生物柴油燃烧过程数值模拟结果分析

4．1 燃烧特性的分析

4．2 排放特性

4．3 本章小结

5．全文总结与展望

5．1 本文主要内容回顾

5．2 本文不足与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及取得的科研成果