生物柴油在直喷式柴油机上的燃烧和排放特性研究

论文摘要

生物柴油是由植物油或动物脂肪通过酯交换反应而得到的脂肪酸甲酯或乙酯,具有与石化柴油十分相似的理化特性,并且由于生物柴油无毒,可生物降解和再生,同时也可以减少柴油机的有害排放物,因此生物柴油是一种绿色、清洁的替代燃料,它以其良好的环境效益受到越来越多的关注。本文在充分认识生物柴油在柴油机上的应用方法、生物柴油的制取及其理化特性的基础上,对生物柴油及其与柴油的混合燃料的使用性能进行了试验研究,进一步了解生物柴油对柴油机的燃烧特性、动力性、经济性以及排放特性等方面的影响。研究结果表明:与燃用柴油相比,发动机燃用生物柴油时的转矩和功率略有下降;有效燃油消耗率有所增加;有效能量消耗率在低转速小负荷时略有增加,在其他工况运行时与柴油机基本相当。发动机燃用生物柴油和各掺混比生物柴油/柴油混合燃料时,能有效减少HC、CO和碳烟排放,但NOX排放略有增加。与原柴油机相比,发动机燃用生物柴油时,在所有工况下,滞燃期缩短,最高爆发压力增大;最大压力升高率在中小负荷时略有增加,在大负荷时减小,压力升高率峰值对应的曲轴转角略有提前;最大瞬时燃烧放热率在中小负荷时略有增大,在大负荷时略有减小,瞬时燃烧放热率峰值对应的曲轴转角提前;燃烧持续期在低转速小负荷时略有延长,在高转速大负荷时略有缩短。在不改变发动机结构的情况下,生物柴油可以和柴油以任意比例混合而不会对发动机的性能产生明显的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 内燃机发展的两大主题
• 1.1.2 发展生物柴油的意义
• 1.2 生物柴油的研究现状与动态
• 1.2.1 国外生物柴油的研究和应用现状
• 1.2.2 国内生物柴油的研究和应用现状
• 1.2.3 我国生物柴油的生产状况及市场前景
• 1.3 本文研究的目的及主要内容
• 第二章 生物柴油的制备方法和理化特性分析
• 2.1 植物油的化学结构
• 2.2 植物油在发动机上的应用方法
• 2.2.1 直接混合法
• 2.2.2 微乳液法
• 2.3 生物柴油的制备方法
• 2.3.1 高温热裂解法
• 2.3.2 酯交换法
• 2.4 生物柴油的理化特性
• 2.4.1 十六烷值
• 2.4.2 馏程（95%）
• 2.4.3 运动粘度
• 2.4.4 密度
• 2.4.5 凝点、冷滤点
• 2.4.6 闪点
• 2.4.7 热值
• 2.4.8 酸度及酸值
• 2.4.9 氧化稳定性
• 2.4.10 氧含量
• 2.4.11 硫含量
• 2.5 试验用生物柴油
• 第三章 试验装置及数据处理
• 3.1 试验用发动机
• 3.2 试验装置
• 3.2.1 混合燃料消耗量的测量
• 3.2.2 示功图的测录
• 3.2.3 排气成分的测定
• 3.3 数据处理
• 3.3.1 混合燃料的理论空燃比
• 3.3.2 混合燃料单位质量低热值
• 3.3.3 有效功率
• 3.3.4 燃料的小时油耗量
• 3.3.5 燃料的有效燃油消耗率
• 3.3.6 燃料的有效能量消耗率
• 第四章 发动机性能和排放特性的研究
• 4.1 发动机的动力性
• 4.2 发动机的经济性
• 4.2.1 外特性燃油经济性对比
• 4.2.2 负荷特性燃油经济性对比
• 4.3 发动机的排放特性
• 4.3.1 HC 排放
• 4.3.2 CO 排放
• x 排放'>4.3.3 NO_x排放
• 4.3.4 碳烟的排放对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 发动机燃烧特性的研究
• 5.1 上止点的测录与标定
• 5.2 滞燃期
• 5.3 缸内压力及压力升高率
• 5.3.1 缸内压力
• 5.3.2 压力升高率
• 5.4 燃烧放热规律
• 5.5 燃烧持续期
• 5.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢