不同甲醇燃用方式对SI发动机性能影响的试验研究

论文摘要

21世纪的今天,全人类正共同面临着严峻的传统能源危机与地球环境容量的制约。我国接近50%的石油进口依赖度,更是对能源科技的发展提出重大挑战。因此,寻求符合我国资源和环境特色的高效清洁石油替代燃料,是节约石油资源、缓解能源压力、确保国家能源安全及保护环境的大事,是我国国民经济和社会发展的重大需求。本研究课题立足于具有我国能源优势的煤炭资源,以技术发展相对成熟的煤制甲醇燃料为研究对象,在充分分析了甲醇的特性和国内外对甲醇燃料研究现状的基础上,围绕汽油机主要开展了以下两方面的工作。以前对于电喷汽油机燃用醇类燃料的研究、特别是对于燃用甲醇后的非常规排放物的检测和控制的研究较少。本课题较全面的研究了电控汽油机燃用低比例甲醇汽油的经济性和排放特性。甲醇汽油的甲醇和甲醛排放的检测采用2,4-二硝基苯肼的酸性饱和溶液作为吸收液,吸收尾气中的醇醛类化合物,然后用二硫化碳萃取,利用气相色谱仪进行分析。试验结果表明:甲醇汽油的燃油经济性随负荷和掺醇比例的增大改善明显,HC和CO的排放大幅度降低且催化转化完全,NOx排放无论催化前后均高于纯汽油尤以M30增长量为最,甲醇和甲醛的排放受掺醇比例和负荷的影响较大,但催化转化后排放基本为零。以校企合作项目为依托,开展汽油机燃用甲醇裂解燃料的研究工作。先后进行了甲醇裂解装置的设计和优化、两种发动机台架上的性能试验和甲醇裂解燃料汽车的实车道路试验。结果表明:汽油机燃用甲醇裂解燃料能大幅度改善能量的利用效率和降低各种污染物的排放,甲醇裂解汽车能较好满足驾驶性能的要求,不失为一种清洁、高效、易于产业化的汽油机甲醇利用方式和汽油替代途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发展内燃机替代燃料的必要性
• 1.3 甲醇燃料的特点和性能
• 1.3.1 甲醇的理化性质和燃烧特性
• 1.3.2 甲醇的毒性和环境安全性
• 1.3.3 甲醇的腐蚀性
• 1.4 甲醇在内燃机上应用的研究现状
• 1.5 我国发展甲醇燃料的优势
• 1.6 本课题的提出及主要研究内容
• 第二章 试验设备与数据处理
• 2.1 试验用发动机
• 2.2 试验的主要测试设备
• 2.3 醇醛类测量系统和参数
• 2.4 数据处理方法
• 2.4.1 功率
• 2.4.2 油耗
• 2.4.3 大气条件修正
• 第三章 甲醇/汽油混合燃料的经济性能及排放特性研究
• 3.1 甲醇/汽油混合燃料的经济性能
• 3.1.1 甲醇汽油经济性能的试验结果
• 3.1.2 甲醇汽油经济性能分析
• 3.2 甲醇/汽油混合燃料的常规排放特性
• 3.2.1 NOx排放及催化转化特性
• 3.2.2 HC排放及催化转化特性
• 3.2.3 CO排放及催化转化特性
• 3.3 甲醇/汽油混合燃料的甲醛和甲醇排放特性
• 3.3.1 甲醛排放及催化转化特性
• 3.3.2 未燃甲醇排放及催化转化特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 甲醇裂解燃料发动机的试验研究
• 4.1 甲醇裂解燃料发动机工作原理
• 4.2 甲醇裂解器的设计与发动机的改造
• 4.2.1 甲醇裂解器的优化设计
• 4.2.2 发动机的改造
• 4.3 甲醇裂解燃料发动机的工作过程
• 4.4 汽油机燃用甲醇裂解燃料的性能试验
• 4.4.1 经济性能试验
• 4.4.2 外特性试验
• 4.4.3 排放性能试验
• 4.5 甲醇裂解燃料汽车的道路试验
• 4.5.1 道路试验结果
• 4.5.2 甲醇裂解燃料汽车加速响应性能改进
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文结论与工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢