乙醇混合燃料在车用发动机上的应用研究

摘要

石油资源的短缺和环境污染的加剧，使得世界各国都在寻找新的汽车代用燃料。而乙醇凭借其可再生性和燃烧清洁性，已成为国内外汽车代用燃料的研究重点之一。但是乙醇的燃料性质与石油燃料有较大的差异，从而使得乙醇与柴油(或汽油)构成混合燃料在汽车发动机上应用时会存在相分离和冷启动困难等难题。为了解决以上难题，本文就国内外乙醇燃料技术领域中的两个热点——柴油醇和高浓度汽油醇E85，分别进行了基本燃料性质和发动机应用技术的研究。 为了解决柴油醇应用中存在的相分离和十六烷值低下等问题，通过对微乳液原理和十六烷值改进剂原理的理论分析和试验研究，选用含氧燃料甲基叔丁基醚作为柴油醇的助溶剂。三元溶解相图和冷启动试验表明，本文所选用的几种配比燃料的溶解性较柴油明显提高，其冷启动性已同于柴油的水平。稳定试验也表明，混合燃料可以保持数月稳定不分层，从而验证了复合添加剂的可行性。 由发动机台架试验研究了三种配比(90％柴油+10％MTBE，85％柴油+10％MTBE+5％乙醇，80％柴油+10％MTBE+10％乙醇)的混合燃料对柴油机动力性、经济性、排放特性和燃烧特性的影响，试验结果表明：随着乙醇和MTBE的掺加，混合燃料的燃油消耗率相应增加，但是有效热效率却有所提高；使用混合燃料后，柴油机的主要尾气排放得到改善，其中各种工况下的排气烟度都大幅度下降；THC、CO的排放浓度略有提高，而随乙醇和MTBE掺合率增加，NOx排放浓度呈下降趋势。由燃烧示功图和放热规律曲线也表明了，与柴油相比，混合燃料的着火延迟期有所增加，但燃烧持续期则变短；在低负荷时，缸内最高压力升高比和最高燃烧压力较柴油略有降低，但在高负荷时却又明显提高。 本文的另一个关注点是着眼于解决E85燃料在电喷汽油机上使用时存在的低温冷启动困难，通过对不同乙醇掺合率汽油醇的饱和蒸汽压分析，提出利用拔头油来解决E85冷启动问题，并通过馏程试验、雷德蒸汽压试验和冷启动试验进行了可行性验证，结果表明：在乙醇中加入15％拔头油后，E85的10％馏出温度相比汽油降低了4℃，雷德蒸气压已达到83.6kPa，从而使得E85的挥发性得到改善。而冷启动试验也表明，E85的冷启动性已接近汽油的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2乙醇的物理化学性质和燃料特性

1.3国内外乙醇汽车的发展及研究现状

1.4本文的主要工作内容

1.5本论文的构成概要

第2章MTBE-乙醇-柴油燃料性质及其在柴油机上的应用研究

2.1柴油醇的稳定性

2.2 MTBE的物理化学性质

2.3十六烷值改进剂的选择

2.4 MTBE-乙醇-柴油混合燃料稳定性试验研究

2.5 MTBE-乙醇-柴油混合燃料台架试验

2.6本章小结

第3章高浓度乙醇汽油(E85)的燃料性质及其在汽油机上的应用研究

3.1 E85的燃料性质及轻烃的筛选

3.2乙醇对汽油醇饱和蒸汽压的影响

3.3轻烃来源

3.4轻烃的筛选

3.5蒸馏特性

3.6冷启动试验

3.7火焰可视化试验

3.8乙醇浓度传感器的设计

3.9本章小结

第4章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢