乙醇柴油与掺水乳化柴油的喷雾及燃烧特性对比研究

摘要

随着我国汽车工业的发展，内燃机的污染物排放已经成为我国环境恶化的主要来源之一。合适的新型替代燃料可以在较少改变柴油机具体结构的情况下，大幅降低内燃机的soot和NOx排放，已成为当今研究热点，而乙醇柴油，乳化柴油等替代燃料被认为是常见的可行性燃料。
　　本文先采用预燃式定容燃烧弹系统和高速数字纹影法光学系统，对喷油压力为100MPa~150MPa、环境密度为7.5kg/m3~15kg/m3、环境温度为800K~1200K、氧浓度为15％~21%时的含10%乙醇的乙醇柴油的冷态喷雾、喷雾蒸发和燃烧试验进行了可视化研究。然后，又进行了纯柴油、掺10%水的乳化柴油的冷态喷雾、喷雾蒸发及燃烧特性的对比研究。分别分析了柴油中掺入乙醇和水对冷态喷雾、喷雾蒸发及燃烧特性的影响。
　　在乙醇柴油冷态喷雾试验中，喷油压力越高，喷雾贯穿距越长，雾化面积和体积越大，雾化效果越好；环境密度越高，喷雾贯穿距越短，喷雾锥角越大，雾束横向卷吸能力提高，但整体雾化效果下降，雾化面积和体积变小。在喷雾蒸发试验中，雾形总体上与冷态喷雾特性规律相似，但环境温度的升高能促进燃油的蒸发。在喷雾燃烧试验中，环境温度越高，环境密度越大，氧浓度越高，燃烧滞燃期越短，稳态区火焰升举长度距离喷孔位置越近，火焰综合亮度峰值越高，Soot的氧化速度越快，使得最终生成的Soot排放量反而越少；而喷射压力越高，燃油雾化效果越好，燃烧滞燃期越短，燃烧持续期也越短，火焰综合亮度峰值越低，燃烧生成的Soot量越少，同时Soot的氧化速度越快，说明提高喷射压力能有效降低最终碳烟的残留量。
　　本文还对比了乙醇柴油E10与纯柴油E0、掺水乳化油W10的喷雾蒸发及燃烧特性。结果表明，乙醇柴油 E10的冷态喷雾和蒸发特性与纯柴油 E0、掺水乳化油W10差别不大，而能在一定程度抑制柴油的着火燃烧，延长滞燃期，增大火焰升举长度，对燃烧火焰综合亮度有明显影响，燃烧火焰综合亮度峰值由高到低依次为E10>E0>W10，由对比图可知，柴油中掺入10%的乙醇和10%的水均降低燃烧最终的Soot排放。

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1.绪论

1.1. 研究背景及意义

1.2. 乙醇/柴油混合燃烧国内外研究现状

1.3. 掺水乳化柴油燃烧国内外研究现状

1.4. 喷雾燃烧特性的光学研究方法

1.5. 喷雾燃烧实验台架发展研究

1.6. 本文的主要研究内容

2.可视化定容弹喷雾燃烧实验系统及图像处理方法

2.1. 预燃式定容燃烧弹的系统及其工作原理

2.2. 可视化电子图像中喷雾、蒸发及燃烧宏观参数定义

3.乙醇柴油E10冷态喷雾、蒸发及燃烧特性研究

3.1. 乙醇柴油E10的制备

3.2. 乙醇柴油E10冷态喷雾特性研究

3.3. 乙醇柴油E10蒸发特性研究

3.4. 乙醇柴油E10燃烧特性研究

3.5. 本章小结

4.乙醇柴油E10与纯柴油E0、掺水乳化柴油W10的喷雾、蒸发及燃烧特性对比研究

4.1. 乙醇柴油E10与纯柴油E0、掺水乳化柴油W10的冷态喷雾特性对比研究

4.2. 乙醇柴油E10与纯柴油E0、掺水乳化柴油W10的蒸发喷雾特性对比研究

4.3. 乙醇柴油E10与纯柴油E0、掺水乳化柴油W10的喷雾燃烧特性对比研究

4.4. 本章小结

5.全文总结和展望

5.1 全文工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献