含氧燃料对柴油机颗粒物排放的影响研究

发布时间：2020-05-17 03:14

【摘要】：为了摆脱对不可再生石油燃料的依赖,满足排放法规的要求,含氧燃料将作为最有发展前景的替代燃料之一。为了探究不同含氧燃料对发动机燃烧和颗粒物排放影响规律,本文从含氧燃料特性角度出发,结合燃烧控制条件,试验研究了不同氧键合形式的正丁醇和DMC燃料以及不同分子结构的丁醇同分异构体燃料对发动机燃烧和颗粒物排放影响规律。通过调整进气和喷油参数等控制参数,确定了燃料理化特性和燃烧控制参数对燃烧和颗粒物影响程度。在瞬态工况下燃烧畸变及EGR超调导致颗粒物排放增加,本文探讨了含氧燃料对瞬态颗粒物排放的改善程度。本试验基于一台轻型高压共轨柴油机,搭建了发动机燃烧与排放实时数据采集和存储系统。开发了电控EGR系统,实现进气量的主动控制和柔性调节。采用TSI3090微粒粒径分析仪和现有的排气二级稀释系统,建立稳态和瞬态工况颗粒物粒度分布测控系统。采用相同含氧量的柴油/正丁醇、柴油/DMC、柴油/仲丁醇和柴油/异丁醇试验燃料,开展了含氧燃料对燃烧和颗粒物排放影响规律的试验研究。研究结果表明:1.燃料的理化特性是影响发动机燃烧和排放过程的重要原因之一。正丁醇和DMC的十六烷值低,使滞燃期延长,增加预混合燃烧量,柴油/正丁醇和柴油/DMC的缸内压力和放热率曲线峰值比柴油高。在大负荷工况下,添加正丁醇和DMC不会引起NO_X排放过多增加,对其他排放物有更明显的降低效果。柴油/正丁醇和柴油/DMC的核态微粒排放相对柴油略有增加,但是积聚态颗粒物排放大量减少。2.对丁醇同分异构体做了进一步研究,滞燃期由短到长依次为正丁醇、仲丁醇和异丁醇,燃烧持续期呈现相反趋势。在小负荷工况下,柴油/异丁醇碳烟排放量最多,柴油/仲丁醇的核态微粒排放高于柴油/正丁醇。在大负荷工况下,丁醇同分异构体分子结构的不同对缸内燃烧和颗粒物排放区别影响不明显。3.提高喷油压力对降低颗粒物排放有积极的影响。提高喷油压力,柴油、柴油/正丁醇和柴油/DMC的NO_X排放区别不大,对三者的碳烟排放有良好地改善。正丁醇和DMC的粘度比柴油低,有利于减小对高喷射压力的需求。4.进气引入一定量的EGR,降低缸内温度和氧浓度,进而减少NO_X排放。正丁醇和DMC结合EGR技术,降低高温缺氧区域碳烟的产生,并且减少高温富氧区域NO_X排放,达到同时降低NO_X和颗粒物排放的目的。添加正丁醇和DMC为大比例EGR的应用创造条件。5.燃用含氧燃料有助于改善发动机瞬变过程。添加含氧燃料能够降低对涡轮增压器响应速度的要求,改善燃烧,降低超细颗粒物排放。EGR超调导致柴油碳烟排放激增,柴油/正丁醇和柴油/DMC有效改善碳烟排放,降低积聚态颗粒物数量,说明正丁醇和DMC对降低瞬态增负荷工况颗粒物排放有一定的潜力。
【图文】：

图 1.1 中国原油产销与依存度变化趋势，我国大力发展汽车工业，，中国汽车总产销量连续九年蝉域机动车是石油消费的主要群体，随着我国国民经济的发保有量增加必然带来大量的能源消耗，石油资源匮乏即将

001-2017年中国汽车销量及增长率
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK421

【参考文献】

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本文编号：2667835