正戊醇/生物柴油/柴油混合燃料燃烧试验研究

摘要

生物柴油和正戊醇都是新兴柴油替用燃料。生物柴油在降低Soot排放方面有显著的作用，但是由于生物柴油的粘度较高，雾化性能差，在大喷射压力下容易造成湿壁。为了解决这些问题，本文在生物柴油/柴油混合燃料中加入正戊醇，研究三元混合燃料对发动机燃烧和排放的影响。
　　试验采用三种不同混合比的实验燃料，分别为:纯柴油(记D100)、柴油掺混体积比20％的生物柴油(记DB20)、混合燃料DB20掺混体积比20％正戊醇(记为DBP20)。试验结果表明:①在中低负荷下，随着BMEP提高，三种混合燃料的Soot排放呈下降趋势，而在高负荷下，Soot排放呈上升趋势。添加正戊醇后，DBP20的Soot排放比DB20进一步减小;②随着EGR率的升高，三种混合燃料的NOx排放明显降低。在EGR率小于20％时，三种燃料的Soot排放随EGR率的增大增加不明显，当EGR率大于20％，随着EGR率的上升，三种燃料的Soot、CO以及THC排放急剧增加。与D100相比，DB20的Soot排放明显减小，NOx排放变化不大，THC明显增加而CO有轻微下降。DBP20与D100相比，NOx、Soot排放降低，CO和THC的排放在大EGR情况下急剧升高。随着EGR率的增大，三种混合燃料的核态颗粒物排放都是先减小，后增加，聚集态颗粒物排放随着EGR的增大而增大，当EGR率大于25％时，聚集态颗粒物显著增加。三种混合燃料的总颗粒物数浓度变化相似，都是先降低后升高;③在同一喷油间隔下，随着预喷率的增大，缸内压力峰值和预喷放热率峰值增大，在同一预喷率下，随着喷油间隔增长，缸内压力峰值和预喷放热率峰值下降。柴油掺混20％生物柴油后，缸压和放热率与柴油相比没有明显变化，DBP20与D100相比，缸内压力峰值、预喷放热率峰值降低。在柴油中加入含氧燃料后，有效热效率降低。在同一喷油间隔和预喷率下，燃烧效率由低到高依次为:DBP20＜DB20＜D100;燃烧效率和纯柴油相比变化不明显;④随着喷油压力的增大，三种混合燃料的核态颗粒数浓度升高、聚集态颗粒数浓度下降、总颗粒数浓度、质量浓度降低。在同一喷油压力下，总颗粒数浓度由高到低依次为:DB20＞DBP20＞D100;总颗粒质量浓度由高到低依次为:DB20＞D100＞DBP20。

目录

声明

摘要

1．1 引言

1．2 柴油替用燃料研究

1．3 生物柴油／柴油混合燃料的研究

1．4 正戊醇／生物柴油／柴油混合燃料的研究

1．5 本文工作内容

第二章 试验台架和试验方案

2．1 发动机试验台架

2．1．1 试验所用的柴油机

2．1．2 实验所用的标定系统

2．1．3 试验所用的仪器设备

2．2 试验燃料的设计及试验方案

2．3 试验条件和方法

2．4 试验的不确定性分析

2．5 本章小结

第三章 负荷对混合燃料燃烧和排放特性的影响

3．1 负荷对混合燃料燃烧特性的影响

3．2 负荷对混合燃料燃烧排放特性的影响

3．2．2 负荷对混合燃料常规排放特性的影响

3．2．2 负荷对混合燃料颗粒物排放特性的影响

3．3 本章小结

第四章 EGR率对混合燃料燃烧和排放特性的影响

4．1 EGR率对混合燃料的燃烧特性的影响

4．2 EGR率对混合燃料排放特性的影响

4．2．2 EGR率对混合燃料常规排放特性的影响

4．2．2 EGR率对混合燃料颗粒物排放特性的影响

4．3 本章小结

第五章 预喷策略对混合燃料燃烧和排放特性的影响

5．1 预喷策略对混合燃料燃烧特性的影响

5．2 预喷策略对混合燃料排放特征的影响

5．2．2 预喷策略对混合燃料常规排放特性的影响

5．2．2 预喷策略对混合燃料颗粒物排放特性的影响

5．3 本章小结

第六章 喷油压力对混合燃料燃烧和排放特性的影响

6．1 喷油压力对混合燃料燃烧特性的影响

6．2 喷油压力对混合燃料排放特性的影响

6．2．1 喷油压力对混合燃料常规排放特性的影响

6．2．2 喷油压力对混合燃料颗粒物排放特性的影响

6．3 本章小结

7．1 全文总结

7．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文及参与科研项目情况