二甲醚/甲醇混合燃料发动机燃烧及排放性能试验研究

论文摘要

随着社会、经济的发展,石油资源紧缺的现象逐渐严重,再加上排放法规的日益严格,高效、清洁的内燃机代用燃料的研究成为当下内燃机研究的热点。鉴于我国拥有丰富的煤炭资源,甲醇、二甲醚（DME）这类可由煤转化制取的燃料的研究与使用,对我国解决能源短缺问题具有重大战略意义。且这两种燃料为含氧燃料,易于完全燃烧,排放性能较好,是理想的内燃机清洁代用燃料,有助于解决能源及环境问题。本文以ZS195直喷柴油机作为试验原机,对其进行改造,建立了二甲醚/甲醇混合燃料直喷和进气道喷射燃烧（HCCI燃烧）试验台架。对于直喷燃烧,通过改变燃料混合比例及供油提前角,测量了不同转速及有效功率条件下,发动机的燃烧性能及排放性能。对于进气道喷射燃烧,在进气添加不同比例CO2的条件下,测量了不同有效功率时发动机的燃烧性能及排放性能。利用放热率MATLAB程序对燃烧放热率进行了计算。同时利用气相色谱仪及傅里叶变换红外光谱仪检测发动机的非常规排放物,对甲醇、甲醛、甲酸甲酯及甲酸这几种物质进行了重点检测及分析。研究结果表明,对于直喷燃烧,混合燃料中甲醇浓度过高时,发动机的动力性及经济性较差,随燃料中甲醇浓度的降低,NOX、HC、CO、CO2的排放降低,甲酸的排放升高。存在一个较好的混合比例,使甲醇与甲醛排放较低。在不同供油提前角条件下,供油提前角的滞后使燃烧滞后,适当滞后供油提前角可降低能量消耗率;随供油提前角滞后,NOX、CO2、甲醇和甲醛的排放减小,随供油提前角提前,HC和甲酸甲酯排放减小,而CO的排放在角度改变后排放均高于原角度时的排放,甲酸则均小于原角度时的排放。对比直喷燃烧与HCCI燃烧,二甲醚/甲醇混合燃料HCCI燃烧的NOX、甲酸甲酯的排放低于直喷燃烧时的排放,CO、CO2和甲醛排放高于直喷燃烧时的排放。HCCI燃烧进气添加CO2时,随EGR率提高,燃烧滞后,发动机最大有效功率提高,HC、CO、CO2、甲酸甲酯的排放升高,NOX的排放降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 二甲醚、甲醇燃料研究现状
• 1.3 醇醚燃料非常规排放研究现状
• 1.4 本课题的研究意义和主要工作
• 2 二甲醚/甲醇发动机性能与排放试验装置及检测方法
• 2.1 试验装置及方法
• 2.2 非常规污染物的检测装置和方法
• 2.3 研究方法
• 2.4 试验方案设计
• 2.5 本章小结
• 3 燃料混合比例对燃烧及排放的影响
• 3.1 发动机燃烧特性分析
• 3.2 发动机经济性分析
• 3.3 常规排放分析
• 3.4 非常规排放分析
• 3.5 本章小结
• 4 供油提前角对直喷燃烧及排放的影响
• 4.1 发动机燃烧特性分析
• 4.2 发动机经济性分析
• 4.3 常规排放分析
• 4.4 非常规排放分析
• 4.5 本章小结
• 5 二甲醚/甲醇混合燃料 HCCI 燃烧试验研究
• 5.1 直喷燃烧与HCCI 燃烧排放的对比
• 2 对HCCI 燃烧的性能及排放的影响'>5.2 C0₂ 对HCCI 燃烧的性能及排放的影响
• 5.3 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献