本文關鍵詞：煤基醇類混合燃料對增壓中冷柴油機性能的影響研究

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【摘要】：隨著汽車保有量的增加,能源短缺和環(huán)境污染已成為制約內燃機發(fā)展的兩大問題,尋找石油替代燃料來緩解能源危機,降低污染物排放成為當務之急。而粗放型的煤炭燃燒被認為是造成霧霾等污染問題的主要原因,大力發(fā)展煤炭清潔化利用,將煤炭的清潔化利用與內燃機替代燃料的開發(fā)工作相結合,對促進煤炭企業(yè)轉型、緩解能源危機和污染從源頭到終端的防治有著重要的可持續(xù)發(fā)展意義。結合山西煤炭大省的能源優(yōu)勢和煤化工產業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢,將煤間接液化得到的F-T柴油應用于柴油機中,因其具有較高的十六烷值,能夠顯著降低NOX排放,但其過高的十六烷值使得擴散燃燒的比重增加,存在碳煙排放增加的趨勢,而醇類燃料是一種應用廣泛的含氧燃料,能夠降低碳煙排放,因此本文在F-T柴油中摻燒低碳醇類混合燃料以實現NOX與碳煙的同步降低。由于F-T柴油與醇類燃料不能互溶,為了解決混合燃料的穩(wěn)定性問題,本文首先以F-T柴油與甲醇為例來研究F-T柴油與醇類燃料的互溶性,選出助溶效果最好的正癸醇作為混合燃料的助溶劑,配制10%體積比的煤基甲醇、乙醇、丁醇混合燃料分別記為M10、E10、N10,通過測試和計算得到混合燃料的理化特性:相對于0#柴油,混合燃料的十六烷值、c(H)/c(C)和含氧量增加,硫含量、動力粘度與密度降低,體積熱值降低。這些理化特性對于發(fā)動機性能產生直接影響。通過發(fā)動機臺架試驗,研究了混合燃料的理化特性對燃燒、動力經濟性、常規(guī)與非常規(guī)排放以及振動特性的影響規(guī)律�；旌先剂系母呤橹堤匦允沟闷錅计谂c預混合燃燒期小于0#柴油大于F-T柴油,而擴散燃燒期卻恰好相反;缸壓峰值、燃燒放熱率峰值相對于0#柴油都有所降低,缸壓峰值相位推遲,燃燒放熱率峰值相位提前,燃燒放熱中心累計放熱量達50%時對應的曲軸轉角CA50有所推遲。醇類燃料較低的體積熱值使混合燃料的動力性能相比于0#柴油平均降低10%左右,混合燃料的質量熱值決定了其有效燃油消耗率上升,有效熱效率下降;混合燃料的高十六烷值含氧特性實現了碳煙與NOX的同時降低,解決了NOX與碳煙排放的此消彼長的關系;醇類燃料的高汽化潛熱值使得HC排放有所升高,混合燃料的高c(H)/c(C)及含氧特性使得CO排放明顯降低;混合燃料的醇類排放主要來源于混合氣中的未燃醇,得益于混合燃料以F-T柴油為基礎燃料,甲醛排放有大幅度的降低。0#柴油的噴油泵振動幅值最小,混合燃料的振動幅值增加;柴油機缸蓋振動信號中,由燃燒激勵導致的缸蓋振動加速度幅值最大,進氣門開啟時氣體沖擊導致的振動加速度幅值最小,氣門開啟時的氣體截流沖擊小于氣門關閉時的氣門落座沖擊;0#柴油的有量綱特征參數值最大,F-T柴油的最小,混合燃料缸蓋振動程度介于兩者之間;而對應的無量綱特征參數值恰好相反。綜合對三種混合燃料的配制以及試驗分析,混合燃料能夠同時降低柴油機的碳煙與NOX排放,其中M10燃料的降低效果更明顯,同時表現出燃燒柔和的特點,改善了柴油機振動特性。
【關鍵詞】：F-T柴油 醇類燃料 燃燒 排放 振動
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 內燃機排放問題11
• 1.1.2 內燃機替代燃料11-13
• 1.2 煤制油及其研究現狀13-16
• 1.2.1 F-T柴油的定義與特性13-14
• 1.2.2 F-T柴油的研究現狀14-16
• 1.3 醇類燃料及其研究現狀16-19
• 1.3.1 甲醇燃料及其應用16-17
• 1.3.2 乙醇燃料及其應用17-18
• 1.3.3 丁醇燃料及其應用18-19
• 1.4 課題研究內容及意義19-20
• 第二章 試驗燃料的配制及臺架試驗系統(tǒng)20-35
• 2.1 試驗燃料的配制20-27
• 2.1.1 混合燃料的穩(wěn)定性20-24
• 2.1.2 混合燃料的理化特性24-27
• 2.2 發(fā)動機臺架試驗系統(tǒng)27-33
• 2.2.1 試驗用柴油機27-28
• 2.2.2 發(fā)動機測控系統(tǒng)28-29
• 2.2.3 燃燒測試分析系統(tǒng)29-31
• 2.2.4 排放檢測系統(tǒng)31-33
• 2.3 試驗方案和研究方法33
• 2.4 本章小結33-35
• 第三章 混合燃料的燃燒特性研究35-50
• 3.1 燃燒過程分析35-41
• 3.1.1 滯燃期35-36
• 3.1.2 預混合燃燒期36-38
• 3.1.3 擴散燃燒期38-39
• 3.1.4 后燃期39-41
• 3.2 燃燒特征分析41-48
• 3.2.1 缸壓分析41-42
• 3.2.2 壓力升高率42-43
• 3.2.3 燃燒放熱率43-45
• 3.2.4 缸壓頻譜45-47
• 3.2.5 壓力振蕩47-48
• 3.3 本章小結48-50
• 第四章 混合燃料的性能研究50-63
• 4.1 混合燃料的動力經濟性50-53
• 4.1.1 動力性50-51
• 4.1.2 燃油消耗率51-52
• 4.1.3 有效熱效率52-53
• 4.2 混合燃料的常規(guī)排放53-59
• 4.2.1 NOX排放54-56
• 4.2.2 碳煙排放56-57
• 4.2.3 HC排放57-58
• 4.2.4 CO排放58-59
• 4.3 混合燃料的非常規(guī)排放59-61
• 4.3.1 醇類排放59-60
• 4.3.2 醛類排放60-61
• 4.4 本章小結61-63
• 第五章 混合燃料的振動特性研究63-72
• 5.1 柴油機振動激勵源分析63
• 5.1.1 柴油機缸蓋振動激勵源分析63
• 5.1.2 柴油機噴油泵振動激勵源分析63
• 5.2 柴油機振動數據采集63-65
• 5.3 噴油泵振動信號分析65-67
• 5.4 缸蓋振動信號分析67-70
• 5.5 本章小結70-72
• 第六章 全文總結與工作展望72-74
• 6.1 全文總結72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-80
• 致謝80-81
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文81

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本文編號：594403