增压式柴油机柴油/甲醇和柴油/掺水甲醇组合燃烧性能研究

摘要

近年来我国汽车保有量快速增涨,随之而来的是汽车用燃料-柴油和汽油供应日趋紧张,油价一再上涨。一方面国内石油增产空间不大,2009年我国石油进口依存度已达52.5％,能源关系国家安全和经济发展,同时环境保护问题更是面临重大挑战。这些为研究甲醇及其组合燃烧以开发可再生、清洁替代燃料带来历史性机遇。我国能源呈“多煤少油”的特点,用煤生产甲醇技术成熟、生产成本低,因此甲醇作为汽车用替代燃料具有广阔前景。
　　 前期柴油／甲醇组合燃烧研究表明:组合燃烧时在氮氧化合物(NOx)及炭烟(PM)等主要排放有较大幅度降低的同时,HC、CO和甲醛的排放却升高。为进一步研究分析组合燃烧特性,提出改进措施,课题组和山西佳新化工有限公司合作,天津大学柴油／甲醇组合燃烧专利技术进行运用试验。实验对YC4E150-20发动机进行标定,并对数据进行处理、分析。针对HC、CO和甲醛的排放升高这一问题,考虑水的汽化潜热大,进行柴油／掺水甲醇组合燃烧实验,测试分析NOx、CO、HC及甲醛排放。
　　 实验结果表明:柴油／甲醇组合燃烧热效率比原机高,柴油替代率平均在20％左右,最高可达40％；柴油／掺水甲醇燃烧的放热率、最高燃烧温度、压力升高率等性能指标较柴油／甲醇燃烧有较大改善；甲醇的加入使甲醛排放比原机增大,但在各转速负荷下,掺水甲醇(M90)的甲醛排放量都比纯甲醇(M100)低、同时在低负荷工况甲醛的排放量较高、在中负荷工况时甲醛的排放量有所下降、但在高负荷工况时排放量又升高；另外在各转速负荷下,M90的NOx排放量比M100略低,且NOx排放量随着负荷的增大、燃烧温度的升高而增加；甲醇的加入使HC和CO的排放比原机增大,但各转速负荷下,M90的HC、CO排放量比M100低,同时HC、CO的排放量随着负荷的增大逐渐降低。研究结果在能源与环境保护方面具有重要的理论和应用意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 当前我国汽车发展及能源环境现状

1.2 柴油机主要排放物的生成及危害

1.3 车用替代燃料

1.3.1 具有广阔前景的车用燃料-甲醇

1.4 甲醇在柴油机上应用的研究进展

1.4.1 乳化法

1.4.2 助燃法

1.4.3 直接压燃法

1.4.4 柴油引燃法

1.5 柴油/甲醇组合燃烧

1.5.1 甲醇的理化特性

1.5.2 柴油与甲醇部分性能比较

1.5.3 柴油/甲醇组合燃烧在增压式柴油机上的应用研究

1.6 本课题的主要工作、目的和意义

第二章 增压式柴油机柴油/甲醇组合燃烧性能标定

2.1 引言

2.2 实验内容、实验设备及数据处理方法

2.2.1 实验内容

2.2.2 实验装置及主要设备

2.3 实验过程及数据处理

2.3.1 实验过程、数据

2.3.2 数据处理

2.4 实验结果与分析

2.5 本章小结

第三章 柴油/掺水甲醇的燃烧特性

3.1 引言

3.2 实验设备、方法及内容

3.3 柴油/甲醇和柴油/掺水甲醇燃烧的放热率比较

3.4 原机、柴油/甲醇和柴油/掺水甲醇燃烧最高温度比较

3.5 示功图比较

3.6 最高燃烧压力的比较

3.7 压力升高率比较

3.8 本章小结

第四章 柴油/掺水甲醇燃烧的排放

4.1 氮氧化合物(NOx)排放比较

4.2 甲醛(HCHO)排放比较

4.3 碳氢(HC)排放比较

4.4 一氧化碳(CO)排放比较

4.5 本章小结

第五章 全文总结与工作展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢