煤基-生物基混合燃油喷射与燃烧的研究

摘要

煤直接液化柴油DDCL（Diesel from Direct Coal Liquefaction）及生物柴油在我国是具有开发和应用前景的代用燃料。本文以煤基-生物基混合燃油为研究对象，研究其喷射、雾化特性及在发动机上的燃烧、排放性能。
　　建立了燃油喷射过程特性试验系统，比较了煤基-石油基混合燃油的燃油喷射过程，结果表明：喷射脉宽及轨压均会影响燃油喷射过程，喷射脉宽增大，混合燃油喷油持续期及喷射速率增大，嘴端压力波动增大，但混合燃油的初始喷射速率及喷油延迟变化不大。轨压增大，初始阶段燃油喷射速率增大，嘴端压力波动幅度增大。D80(按体积比DDCL80％+生物柴油20%混合，D60的混合比同此理)的嘴端压力较D60的波动更为显著。
　　建立了燃油喷雾特性试验系统，包括纹影光路、高速摄影仪、燃油喷射系统、同步控制及数据采集系统等；研究了共轨压力、环境压力、喷射脉宽及燃油掺混比例等因素对煤基-石油基混合燃油喷雾特性的影响，并比较研究了等热值喷射条件下的喷雾特性。结果表明：增大共轨压力会导致喷雾贯穿距、喷雾锥角及喷雾面积的增大；环境压力的增加会导致喷雾锥角的增大和喷雾贯穿距的减小，喷雾面积会随之下降；喷雾脉冲的增加会增大喷雾贯穿距，但对锥角的影响不大；当燃油中DDCL掺混比例增大时，喷雾贯穿距、喷雾锥角及喷雾面积都会增大。当发动机喷入等热值的燃油时，混合DDCL可以一定程度上改善燃油雾化情况。
　　建立了发动机燃烧排放试验台架，包括四缸柴油发动机、电涡流测功机、燃烧分析仪、尾气分析仪、发动机测控系统等设备。试验研究了煤基-生物基混合燃油在主喷时刻、后喷间隔及后喷量在不同工况下的燃烧排放特性。结果表明：推迟主喷使燃油燃烧重心推迟，可以降低混合燃油的缸内压力及燃烧放热率，降低 CO、NOx的排放，但油耗有所增加。后喷量的增大对主燃阶段影响有限，但增大了后燃阶段发动机缸内压力及燃烧放热率，NOx排放降低，适当后喷能降低碳烟排放，燃油消耗升高。后喷间隔增大后，对发动机缸内压力及燃烧放热率影响不大，但燃油经济性下降。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2发动机煤基代用燃油喷射与燃烧研究现状

1.3生物柴油国内外研究现状

1.4燃油喷射试验研究方法

1.5燃油喷雾试验研究方法

1.6本文主要研究内容

第二章 煤基-生物基混合燃油喷射过程试验研究

2.1 引言

2.2试验燃油、装置及方法

2.3喷射脉宽对煤基-生物基混合燃油喷射过程的影响

2.4轨压对煤基-生物基混合燃油喷射过程的影响

2.5本章小结

第三章 煤基-生物基混合燃油喷雾特性的试验研究

3.1引言

3.2试验台架及方法

3.3轨压对煤基-生物基混合燃油喷雾特性的影响

3.4环境压力对煤基-生物基混合燃油喷雾特性的影响

3.5喷射脉宽对煤基-生物基混合燃油喷雾特性的影响

3.6燃油混合比例对煤基-生物基混合燃油喷雾特性的影响

3.7等循环热值下燃油混合比例对燃油喷雾特性的影响

3.8本章小结

第四章 煤基-生物基混合燃油在发动机上的燃烧排放研究

4.1引言

4.2试验台架 、设备及试验方法

4.3主喷时刻对煤基-生物基混合燃油燃烧排放的影响

4.4后喷量对燃烧的影响

4.5后喷间隔对燃烧的影响

4.6本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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