直喷式柴油机燃用甲醇—柴油混合燃料的性能研究

论文摘要

随着石油资源的日益匮乏和全球环境的不断恶化,寻找及开发一种资源丰富、经济可行的发动机代用燃料意义重大。甲醇是一种清洁的、可再生的含氧燃料,具有十分广阔的应用前景。采用甲醇柴油直接混合技术方案,通过添加助溶剂混合物的方法,可有效克服甲醇柴油互溶性相对较差和发动机低温启动性能较差的缺点。本文首先对配制出的甲醇柴油混合燃料的密度、粘度、热值、十六烷值等重要理化参数进行了测定与对比分析,重点考察了温度、甲醇掺混量对混合料理化特性的影响。在对现有柴油机结构不做任何变动的条件下,研究了甲醇柴油混合燃料发动机的经济性、燃烧及排放特性。研究结果表明:在柴油机上应用甲醇柴油混合燃料时,同工况下其燃油消耗率均比纯柴油要高;混合燃料的滞燃期比柴油长,预混燃烧放热率峰值增大,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力和压力升高率增加;与纯柴油相比,甲醇柴油混合燃料HC排放有所升高,但NO_x和碳烟排放降低,大负荷时,CO排放显著下降。在发动机最大扭矩工况和标定工况下,考察了供油提前角对甲醇柴油混合燃料发动机性能的影响。结果表明:两种工况下,甲醇柴油发动机与纯柴油发动机的最经济供油提前角基本保持一致;随着供油提前角的增加,混合燃料的滞燃期延长,最大瞬时放热率增加,最大爆发压力及压力升高率增大,燃烧持续期缩短,同时,NO_x和HC排放有所升高,但碳烟和CO排放降低;随着供油提前角的减小,甲醇柴油混合燃料的碳烟排放和CO排放的上升幅度较纯柴油小;标定工况下,随着供油提前角的增大,甲醇柴油混合燃料的NO_x排放增大幅度比纯柴油小,而HC排放增大幅度则比纯柴油大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外甲醇在柴油机上应用的研究
• 1.2.1 甲醇在柴油机上的应用
• 1.2.2 国内外关于在柴油机上燃用甲醇柴油混合燃料的研究成果
• 1.3 本课题的主要内容及意义
• 第2章 甲醇柴油混合燃料的理化特性
• 2.1 甲醇柴油混合燃料的制备
• 2.1.1 甲醇柴油混合燃料制备存在的问题
• 2.1.2 甲醇柴油混合燃料的配制
• 2.2 甲醇柴油混合燃料主要理化特性的测定
• 2.2.1 分子结构与含氧量
• 2.2.2 十六烷值
• 2.2.3 密度
• 2.2.4 粘度
• 2.2.5 表面张力
• 2.2.6 闪点
• 2.2.7 热值
• 2.2.8 沸点
• 2.3 本章小结
• 第3章 甲醇柴油发动机燃烧放热规律模型
• 3.1 燃烧放热规律的计算模型
• 3.1.1 模型的基本假设
• 3.1.2 放热率计算的热力学模型的推导
• 3.2 示功图的采集与数据处理方法
• 3.2.1 上止点的校验
• 3.2.2 示功图的采集和光顺处理
• 3.3 燃烧放热规律的计算
• 第4章 甲醇柴油发动机燃烧与排放特性
• 4.1 试验系统
• 4.2 柴油机的基本参数和试验设备
• 4.2.1 柴油机的基本参数
• 4.2.2 试验仪器及设备
• 4.3 甲醇柴油发动机的经济性
• 4.4 甲醇柴油发动机的燃烧特性
• 4.4.1 示功图分析
• 4.4.2 放热规律分析
• 4.4.3 燃烧温度分析
• 4.5 甲醇柴油发动机的排放特性
• 4.5.1 发动机排放物的生成机理
• x 排放'>4.5.2 NO_x排放
• 4.5.3 碳烟排放
• 4.5.4 HC 排放
• 4.5.5 CO 排放
• 4.6 小结
• 第5章 供油提前角对甲醇柴油发动机性能的影响
• 5.1 供油提前角对甲醇柴油发动机经济性的影响
• 5.2 供油提前角对甲醇柴油发动机燃烧特性的影响
• 5.2.1 对滞燃期的影响
• 5.2.2 对燃烧持续期的影响
• 5.2.3 对燃烧压力及压力升高率的影响
• 5.2.4 对放热率的影响
• 5.2.5 对燃烧温度的影响
• 5.3 供油提前角对甲醇柴油发动机排放特性的影响
• x 排放的影响'>5.3.1 对NO_x排放的影响
• 5.3.2 对碳烟排放的影响
• 5.3.3 对CO 和THC 排放的影响
• 5.4 小结
• 第6章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果