柴油机燃用生物柴油的性能与排放特性研究

论文摘要

生物柴油是一种可再生绿色能源,其适用性研究受到越来越多的关注。柴油机燃用生物柴油的性能和排放特性试验研究中存在较多的影响因素,尚有一定的局限性,因此,对燃用生物柴油的柴油机性能和排放进行更全面和深入的试验研究对研究和了解生物柴油的适用性具有重要的科学意义。该项目组建了基于LabVIEW的柴油机性能和排放特性测试系统;利用该系统在295直喷式柴油机上进行了4种不同混合比例的生物柴油与普通石化柴油的混合燃油在不同工况下的动力性能、经济性能、排放特性以及振动特性的对比试验研究;利用MATLAB分析了不同混合比例的混合燃油对柴油机的性能、污染物排放特性和振动特性的影响。主要结论如下:1.试验用燃油为4种混合比例:0#石化柴油、0#石化柴油与生物柴油按体积分数比9:1混合、0#石化柴油与生物柴油按体积分数比8:2混合以及纯生物柴油,分别记作B0,B10,B20,B100。在对295直喷式柴油机不做任何参数调整的前提下,生物柴油及其与普通石化柴油的混合燃油可以直接应用于295直喷式柴油机。2.生物柴油与普通石化柴油不同混合比例燃油的动力试验表明:混合燃油的最大功率随着混合燃油中生物柴油的比例的增大而呈现一定程度的下降,但下降比例不大,燃用B10混合燃油与B0的最大功率基本一致。3.柴油机油耗率随着混合燃油中生物柴油比例增加而有所增大。B100的油耗率相对于B0有一定程度的增加,但是B10和B20的油耗率相对于普通石化柴油B0最大仅增加了1.5%和3.2%。4.柴油机燃用生物柴油和混合燃油的HC排放明显低于燃用B0,且HC的排放浓度随着混合燃油中生物柴油比例的增大而减少。5.柴油机燃用生物柴油和混合燃油的CO排放浓度较B0有所降低。在小负荷时,B100的CO排放浓度降低了50%左右;在中等负荷,各混合燃油的CO排放浓度差异不明显;在高负荷时,B100的CO排放浓度下降了30～60%。6.B10、B20的CO2排放浓度与B0有所降低,B100的CO2排放浓度较B0变化不大,仅有微量增加。7.燃用混合燃油时,含有生物柴油的混合燃油NO排放浓度较普通石化柴油有所增大。在低负荷时,各种燃油的NO排放浓度基本一致,随着负荷增大,各混合燃料的NO排放浓度差异增大。8.自由加速工况下,燃用生物柴油后的烟度明显下降,B10、B20、B100的烟度相对于B0分别下降了7%、18%、38%。9.柴油机转速n=1800r/min,扭矩T=30N·M时,对燃用3种混合燃油B0、B20和B100的燃烧激励源振动信号进行了时频分析,并利用小波包对燃用混合燃油振动信号进行了振动能量分析。结果表明,柴油机燃用B100时的压力升高率和压力升高加速度较燃用B0时减小,因此柴油机燃用B100较燃用B0时,运行更加平顺,但经济性与动力性略差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究目的和意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究发展现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 内燃机试验台架及数据采集系统的设计
• 2.1 内燃机试验台架设计
• 2.1.1 试验内燃机
• 2.1.2 试验主要测控仪器
• 2.2 基于LABVIEW的内燃机测试系统设计
• 2.2.1 测试系统硬件设计
• 2.2.2 测试系统软件设计
• 2.3 小结
• 第三章 柴油机燃用混合燃油性能与排放特性的试验研究
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验燃油混合比例的确定
• 3.1.2 试验工况的确定
• 3.1.3 试验步骤
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 动力性能
• 3.2.2 经济性能
• 3.2.3 排放特性
• 3.3 小结
• 第四章 柴油机燃用混合燃油振动特性的试验研究
• 4.1 柴油机振动特性分析
• 4.2 振动试验方案
• 4.2.1 振动传感器选择
• 4.2.2 振动测点选择
• 4.2.3 采样频率选择
• 4.2.4 试验方案
• 4.3 燃用不同燃油时柴油机振动信号的时频分析
• 4.3.1 振动信号时-频分析方法
• 4.3.2 结果与分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 在读期间发表论文
• 致谢
• 附录一
• 附录二