二甲醚对点燃式内燃机燃烧与排放的影响

发布时间：2017-10-09 16:01

  本文关键词：二甲醚对点燃式内燃机燃烧与排放的影响

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【摘要】：在能源和环境问题的压力下,人们越来越重视非石油基清洁代用燃料开发。现有内燃机代用燃料中,二甲醚和乙醇可由煤或天然气制取,也可通过可再生生物质制取,且二者燃烧时所产生的有害排放均低于汽油和柴油,因此二甲醚和乙醇被普遍认为是具有良好应用前景的点燃式内燃机代用燃料。单一燃料内燃机中,燃料自身特性难以随工况改变,因而其很难适应点燃式内燃机在不同工况下的对燃料性质的要求。二甲醚与乙醇分别属于高辛烷值和高十六烷值的燃料,将二者混合使用可以通过改变混合比例以适应内燃机在不同工况下对燃料辛烷值的要求,从而使燃料自身特性能够满足不同工况下内燃机对辛烷值的需求。本文以北京现代汽车制造厂所生产的四缸多点电喷点燃式内燃机为原型机,将其改造为乙醇-二甲醚混合燃料进气道喷射内燃机,并自行研发了一套混合燃料电控喷射装置,燃料的喷射脉宽由该电子控制单元进行控制。通过调整两种燃料的喷射脉宽,可以实现对混合燃料过量空气系数、混合比例及点火角等参数的调整通过以上工作完成了掺二甲醚-乙醇内燃机的实验台架搭建。在所搭建的实验台架上,就二甲醚对乙醇内燃机怠速及部分负荷两种典型工况下燃烧与排放特性的影响进行了试验研究。由于稀薄燃烧是改善内燃机燃烧与排放特性的有效方法,因此本研究在理论过量空气系数及稀燃条件下进行。在过量空气系数为1.0的条件下,研究了二甲醚能量分数由0增加至40%时,掺混二甲醚对乙醇内燃机燃烧与排放的影响。在掺二甲醚体积分数为0和5.5%的条件下,分别研究了过量空气系数为1.04,1.08,1.12,1.16,1.20时,掺二甲醚对乙醇内燃机燃烧与排放的特性的影响。部分负荷工况是选取典型城市道路条件下的内燃机工况,其转速为1800r/min,进气道绝对压力为61.5kPa,采用最大转矩所对应的点火角,过量空气系数为1.0和1.1的条件下,体积分数为0至3.5%时,研究了乙醇内燃机掺二甲醚的燃烧与排放特性。研究结果表明,在理论过量空气系数及稀薄燃烧条件下,掺二甲醚能够有效改善乙醇内燃机怠速工况下的燃烧、提高其指示热效率,同时降低循环变动。而理论过量空气系数条件下,HC排放随着二甲醚能量分数的增加而减小,NOx排放随着二甲醚能量分数的增加而增大,CO排放先增大后减小,在稀薄燃烧条件下CO、NOx排放随着过量空气系数的增加而减小,HC排放随着过量空气系数的增加而增大;在点燃式乙醇内燃机的部分负荷试验中可以看出,掺二甲醚能够提高内燃机的指示热效率,在过量空气系数λ为1.0,掺二甲醚体积分数从0增至3.15%时,指示热效率较原机升高了6.2%。稀薄燃烧条件下,在过量空气系数为1.1的条件下,当掺二甲醚体积分数从0增至3.07%时,指示热效率较原机升高了5.7%。此外,结果表明,掺二甲醚能够降低循环变动,同时降低HC、CO有害排放物,NOx也可以通过稀薄燃烧的方式抑制其增加。
【关键词】：二甲醚 乙醇 点燃式内燃机 燃烧 排放
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
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本文编号：1001079