论文题目: 柴油/甲醇组合燃烧发动机排放及后处理技术的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 动力机械及工程
作者: 程传辉
导师: 姚春德
关键词: 柴油机,甲醇燃料,控制单元,尾气排放,氧化催化转化器
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 柴油机作为热效率最高的车用发动机,一直受到人们的高度重视,现代内燃机比传统内燃机虽然已有很大的进步和完善,但近几年,世界各国制定的日益严格的排放法规又对柴油机的研究提出了新的挑战。寻求清洁有效的替代燃料是解决这一问题的主要途径,同时又可以缓解石油短缺危机。甲醇是一种较清洁的替代燃料,不仅含氧量高、燃烧充分、有害排放物少,而且我国是一个煤资源很丰富的国家,以煤制取甲醇的技术以较成熟,生产成本也较低,因此,甲醇是内燃机较理想的替代燃料之一。在柴油机上燃用甲醇能有效地降低碳烟和NOx的排放,因此,柴油机燃用甲醇的技术得到了人们广泛的重视。前期研究表明,柴油/甲醇组合燃烧模式能成功的应用到柴油机上,实现同时降低NOx和碳烟排放,同时替代一部分柴油燃料,但是发现应用柴油/甲醇组合燃烧模式后,发动机的HC和CO排放明显升高。为了降低升高的HC和CO排放量,提出了使用氧化催化转化后处理技术。在一台改造过的柴油机上实现了柴油/甲醇组合燃烧模式,利用自主开发的一套控制系统控制喷射的甲醇量和喷射时刻,用十三工况循环等方式测量全面地检测了纯柴油、柴油/甲醇组合燃烧催化器前后的NOx、HC和CO的浓度以及微粒排放量,主要研究了在该模式下运行的发动机的排放性能及废气经氧化催化器后的净化效果,分析了甲醇的氧化机理和微粒的形态特征。试验结果表明,和纯柴油模式相比,柴油/甲醇组合燃烧模式的动力性和经济性都有所提高,排气温度有所下降;NOx和碳烟排放下降幅度较大,NOx下降平均达到41%,而碳烟排放降低幅度达到50%左右。但是,HC和CO排放增加较多,微粒比排放量也有所增加。经过催化氧化后,HC和CO得到了极大的降低,和原机相比下降幅度分别达47%和70%,微粒经氧化后比原机也有所下降。表明柴油/甲醇组合燃烧经采用催化转化器后,废气质量得到全面的改善,打破了传统柴油机在同时降低NOx-微粒时的权衡关系。另外,柴油/甲醇组合燃烧方式在一定程度上也缓解柴油机对石油资源的依赖,具有重要的应用价值和实际意义。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.1.1 汽车工业的发展凸现出能源短缺的矛盾
1.1.2 汽车尾气排放净化亟待解决
1.2 汽车代用燃料的发展现状
1.3 甲醇在柴油机上的应用
1.4 柴油机尾气后处理技术
1.5 柴油/甲醇组合燃烧模式的提出
1.6 课题的主要内容及意义
第二章 甲醇燃料的特性及燃烧机理的分析
2.1 甲醇燃料的特性
2.1.1 甲醇的化学成分
2.1.2 甲醇的物理-化学性质
2.1.3 甲醇的燃烧特性
2.2 甲醇的燃烧机理分析
2.2.1 链反应
2.2.2 甲醇的燃烧反应机理
第三章 柴油/甲醇组合燃烧发动机的改造及测量系统
3.1 试验方案及发动机的改造
3.1.1 试验方案的确立
3.1.2 试验发动机的改造和试验装置
3.2 组合燃烧发动机控制系统
3.2.1 控制系统硬件的设计
3.2.2 控制系统软件的设计
3.3 燃油及排放测量系统
3.3.1 燃料测量系统
3.3.2 尾气测量系统
3.4 本章小结
第四章 柴油/甲醇组合燃烧发动机的排放及废气净化试验研究
4.1 试验工况及数据处理方法
4.1.1 试验工况
4.1.2 数据处理方法
4.2 原机和柴油/甲醇发动机的性能比较
4.2.1 动力性对比分析
4.2.2 燃料经济性对比分析
4.2.3 试验工况点过量空气系数对比
4.2.4 试验工况点排温对比
4.2.5 纯柴油与柴油/甲醇发动机的排放对比分析
4.3 氧化催化转化器对柴油/甲醇组合燃烧发动机的排放净化分析
4.3.1 氧化催化转化器对HC 和CO 排放的影响
4.3.2 氧化催化转化器对NO_x 和碳烟排放的影响
4.3.3 发动机十三工况测试循环排放
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 进一步工作展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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