生物柴油掺醇类微乳化燃料的燃烧与排放特性研究

摘要

由于生物柴油组分的特点，其粘度高，低温流动性差，雾化蒸发不良，导致柴油机直接燃用生物柴油时出现燃烧不完全，功率下降，油耗升高等问题。甲醇/乙醇具有良好的低温流动性和低粘度，以及高含氧量等优点，故本文通过直接对生物柴油掺甲醇/乙醇形成微乳液来改善发动机燃用生物柴油存在的问题。
　　本文主要的研究要点有：
　　（1）常压下，柴油-生物柴油-甲醇的三者互溶量受温度变化的影响会产生很大差异，温度升高，分子活性增强，三者的互溶量会明显上升；实验发现普通市售柴油很难与甲醇/乙醇相溶或溶解量非常有限，与乙醇相比，甲醇与生物柴油-柴油的三相互溶量更小；含水量符合国家标准的生物柴油低比例掺混未经改性的醇类可形成微乳液。
　　（2）通过掺体积分数为5％和10％的乙醇和甲醇，形成 B95E5、B90E10、B95M5、B90M10四种微乳化燃料。测定部分理化特性表明：掺醇形成微乳化燃料可有效降低生物柴油凝点、冷滤点以及运动粘度，掺混比例越大，改善效果越明显；微乳化燃料的热值下降幅度小，腐蚀性均保持最低级别；微乳化燃料初馏点和闪点变化大。
　　（3）4种微乳化燃料的燃烧压力曲线、压力升高率曲线、瞬时放热率曲线都出现不同程度的后移；随着负荷的增大，后移量减小；同一工况点下，3种曲线后移量随醇类添加量的增大而增大；4种微乳化燃料的燃烧压力峰值、压力升高率峰值、瞬时放热率峰值在中高负荷时较 B100大，且随着醇的体积分数的增大上升越明显；同一工况，掺混比相同的情况下，掺甲醇的微乳化燃料三个峰值量均稍大于掺混乙醇。
　　（4）微乳化燃料CO的排放量在小负荷时与B100差异不大，大负荷时较B100稍低，转速上升，CO排放量下降；在整个负荷范围内，掺醇的微乳化燃料HC排放量都较B100稍高，但在大负荷时，排放量升幅比B100小；B90M10的NOX排放有小幅下降，其余几种微乳化燃料无明显规律；与B100相比，4种掺醇形成的微乳化燃料烟度均低于B100。

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第一章 绪 论

1.1 本文研究背景

1.2 生物柴油应用现状与发展前景

1.3 甲醇/乙醇在汽车上的应用现状

1.4 微乳化机理

1.5 本文研究目的及内容

第二章 柴油-生物柴油-甲醇/乙醇互溶性研究

2.1 柴油-生物柴油-甲醇互溶性研究

2.2 柴油-生物柴油-乙醇互溶性研究

2.3 本章小结

第三章 生物柴油掺醇类微乳化燃料理化特性研究

3.1 实验用油的配制及实验试剂

3.2 微乳化燃料的凝点和冷滤点测定

3.3 微乳化燃料的闭口闪点测定

3.4 微乳化燃料密度测定

3.5 微乳化燃料运动粘度测定

3.6 微乳化燃料馏程测定

3.7 微乳化燃料热值测定

3.8 微乳化燃料铜片腐蚀测定

3.9 本章小结

第四章 试验设备及数据处理

4.1 试验设备

4.2 数据处理

第五章 微乳化燃料燃烧特性分析

5.1 缸内燃烧压力

5.2 压力升高率

5.3 瞬时放热率

5.4 本章小结

第六章 微乳化燃料排放特性分析

6.1 发动机排放特性对比

6.2 本章小结

总结与展望

全文总结

全文展望

参考文献

致谢