正丁醇及其同分异构体对柴油机低温燃烧影响的试验研究

摘要

柴油机低温燃烧(LTC)具有实现超低排放和保持高热效率的潜力,被认为是满足未来严格排放法规的新型燃烧方式。丁醇作为第二代生物质燃料具有良好的应用前景,同时其低十六烷值、含氧及高挥发性等特点有利于改善低温燃烧和碳烟排放。本文针对正丁醇及其同分异构体(仲丁醇、异丁醇、叔丁醇),通过试验研究了其与柴油掺混后对LTC燃烧与排放特性的影响。
　　柴油掺混正丁醇的研究表明,随掺混比例和EGR率增大,滞燃期延长,预混放热程度升高,在大EGR率下表现更突出。柴油掺混正丁醇后由于混合和燃烧改善,中等EGR率区间热效率提高,并且随掺混比例提高热效率进一步改善。正丁醇可以较明显改善低温燃烧碳烟排放,十六烷值和含氧是正丁醇降低碳烟排放的主要因素。掺混比例从20％提高到40%,对碳烟的整体降低作用增强了一倍以上,同时,各燃料特性对碳烟排放的降低作用都明显增大,挥发性等其他特性作用上升成为降低碳烟排放的一个重要因素,而十六烷值降低碳烟作用更加显著。提高喷油压力对中高 EGR率下柴油/正丁醇低温燃烧碳烟降低作用更明显。通过掺混正丁醇和提高喷油压力,可以在更宽广的EGR区间获得高效燃烧。
　　进一步对丁醇的四种同分异构体进行了研究。柴油分别掺混丁醇四种同分异构体后,滞燃期由短到长依次为 T20-N20-S20-I20,燃烧持续期与滞燃期顺序相反。掺混比例提高,掺混燃料间燃烧特征差别变明显,40%掺混比例可在更大EGR率范围改善热效率,但高掺混比例在较大EGR率时更容易出现燃烧不稳定现象。丁醇的四种同分异构体都具有改善低温燃烧碳烟排放的作用。较高掺混比例下,四种丁醇同分异构体对碳烟排放的改善效果相对低掺混比例更加明显,四种掺混燃料间碳烟排放差异更大,碳烟排放与滞燃期表现出明显的反相关性:I40滞燃期最长,碳烟排放最少,T40则相反。
　　各掺混燃料在高EGR率下都能实现极低的NOx排放,HC和CO排放仍是柴油/丁醇低温燃烧面临的问题,同时掺混丁醇后低温燃烧甲醛排放值得关注。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 低温燃烧—新型高效清洁燃烧方式

1.3 燃料物化特性对燃烧、排放的影响

1.4 生物质燃料

1.5 课题研究意义和主要内容

第二章 试验装置和燃料

2.1 试验装置

2.2 试验燃料

第三章 正丁醇燃料特性对低温燃烧影响研究

3.1 研究方法

3.2 正丁醇对低温燃烧的影响

3.3 喷油压力对柴油/正丁醇低温燃烧的影响

3.4本章小结

第四章 丁醇同分异构体不同分子结构对低温燃烧影响研究

4.1 研究方法

4.2 低掺混比例下四种丁醇同分异构体对低温燃烧的影响

4.3 较高掺混比例下四种丁醇同分异构体对低温燃烧的影响

4.4 本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

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