2,5-二甲基呋喃发动机燃烧及排放控制的研究

摘要

随着全球近一百多年来现代化和工业化的快速发展，导致化石燃料的过度开发利用，并且造成严重的大气污染和能源危机。因此，急需寻找可替代、可再生的清洁能源以减少对化石燃料的依赖，进而减少污染物的排放和缓解能源危机。本文所研究的生物燃料2,5-二甲基呋喃（DMF）的理化特性表现出与当前发动机良好的适应性，引起广泛的研究热潮。
　　本研究是在一台增压柴油机上进行的，配制DMF质量分数为10％、20%、30%和40%的DMF-柴油混合燃料，分别记为D10、D20、D30和D40。首先在发动机转速恒定为1800rpm，负荷为0.13到1.13MPa的工况时，探索不同比例DMF-柴油混合燃料的燃烧和排放特性。实验结果表明：在相同负荷下，混合燃料的滞燃期较长但燃烧持续期较短；另外混合燃料在中高负荷时明显的增加了NOX的排放，但是减少了碳烟的排放，所有燃料HC和CO的排放都随着负荷的增加而减少，并且在中高负荷时基本没有差别。此外D40在低负荷时表现出较差的燃烧性能。
　　然后在负荷为0.38MPa，EGR开度分别为20%、50%和80%时，探究了柴油、D10和D30的燃烧和排放特性。结果表明：增加EGR开度时，柴油、D10和D30的最大缸压和峰值放热率都出现明显的下降趋势，滞燃期延长，而且DMF比例越大，滞燃期延长越明显。另外加大EGR开度时还明显降低NOX排放，但增加了HC排放。
　　最后针对混合燃料的碳烟颗粒排放研究了主喷提前角、预喷提前角及预喷量、EGR开度、负荷和转速这五个因素对其颗粒粒径分布的影响。结果表明：在相同的工况条件下，添加DMF的混合燃料能明显降低碳烟颗粒的排放；随着主喷角的提前，柴油和混合燃料的颗粒数都出现先下降后升高的趋势；随着预喷角的提前，核模态的颗粒明显增加，但聚集模态的颗粒有所减少，而随着预喷量的增加，核模态和聚集模态的颗粒数都有所减少；随着EGR开度的增加，核模态的颗粒明显减少而聚集模态的颗粒增多；随着负荷的增大，喷油量也增大，颗粒的排放总体上是呈现增加的趋势；而随着转速的增加，柴油、D10和D30的颗粒粒径分布表现出不同甚至是相反的规律。

目录

声明

第1章 引言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与方法

第2章 试验台架装置和试验方案

2.1试验装置与控制系统

2.2实验方案

2.3本章小结

第3章 DMF-柴油混合燃料燃烧和排放特性分析

3.1 DMF-柴油混合燃料的燃烧特性分析

3.2 DMF-柴油混合燃料的燃油经济性分析

3.3 DMF-柴油混合燃料的排放特性分析

3.4 EGR对DMF-柴油混合燃料燃烧及排放特性的影响

3.5本章小结

第4章 DMF-柴油混合燃料碳烟颗粒排放特性分析

4.1主喷时刻对颗粒粒径及其分布的影响

4.2预喷提前角及预喷量对颗粒粒径及分布的影响

4.3 EGR对碳烟颗粒粒径及分布的影响

4.4负荷对碳烟颗粒粒径及分布的影响

4.5转速对颗粒粒径分布的影响

4.6本章小结

第5章 总结与展望

5.1研究总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得与论文相关的科研成果