火花点火发动机燃用ABE/汽油混合燃料燃烧与排放特性的研究
发布时间：2020-12-05 19:14
丙酮-丁醇-乙醇（Acetone-Butanol-Ethanol,ABE）是一种新型潜在的发动机生物质代用燃料;与已有的传统生物质替代燃料相比,因其低成本可再生性质而得到越来越广泛的关注。目前,对ABE的应用研究尚处于起步阶段。ABE是否适合作为发动机的生物质代用燃料,还需要从燃用ABE混合燃料发动机的动力性、燃油经济性、排放特性以及循环变动特性等多个方面进行评价。论文以不同组分比例ABE的ABE/汽油混合燃料以及ABE与汽油不同掺混比例的ABE/汽油混合燃料为研究对象,通过试验研究和数值仿真的方法,对ABE/汽油混合燃料发动机的燃烧特性、排放特性、循环变动特性以及ABE/汽油混合燃料化学反应机理等进行了研究;研究工作对于ABE作为火花点火发动机代用燃料的可行性评估以及ABE/汽油混合燃料发动机的研究具有重要的学术意义和工程应用价值。根据火花点火发动机燃用ABE/汽油混合燃料燃烧及排放特性试验研究的需要,搭建了 ABE/汽油混合燃料发动机试验台架;确定了以气相色谱法作为发动机非常规污染物测试与分析的方法,以及以氢火焰离子化检测器和质谱仪作为发动机非常规污染物成分识别和污染物浓度检测的方...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５论文结构??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ??
??发动机试验台架的组成和整体布局以及照片如图２－１所示。发动机试验台架主??要包括试验用发动机、测功机及其控制系统、ＡＢＥ／汽油混合燃料供给系统、常规??排放污染物和非常规排放污染物测试与分析系统等。??Ｉ￣￣￣排?柱??＾?，?采样式排放分析Ｇ??Ｗｍ油泵?ａ?［Ｅ力传ｈ器＾?？！Ｓ［１?载气??一采『由?？??进气道?—￣；￣??轴角编码器?｜?Ｉ????Ｉ?排气道＼??－ｈＩＨ?▲?｜?；顯■??ｍｍｔｋＬ?．——ｉ??测功机测功机控制器?ＧＣ／ＭＳ?ＧＣ／ＦＩＤ??图２－１发动机试验台架组成及布局??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｇｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ??发动机试验台架使用的测功机是通用电气（ＧＥ）公司生产的电涡流测功机，??其控制仪使用的是ＤｙｎｅＳｙｓｔｅｍ公司生产的测功机控制仪；该控制仪可以控制ＤＴＣ??节气门开度，并可以对发动机工况进行数据采集、控制及调节。??发动机电子控制单元的控制软件是自行编写，可以实现对发动机点火时间、??空燃比等参数进行调节和控制。??在发动机燃料供给系统中，釆用了博世（Ｂｏｓｃｈ）公司生产的油泵、燃油滤清??器和喷油器。试验前
产的气相色谱仪－质谱仪和惠普（Ｈｅｗｌｅｔｔ?Ｐａｃｋａｒｄ）公司生产的气相色谱仪－氢火焰??离子化检测器对发动机非常规污染物的排放进行样本采集和分析。??发动机试验台架照片如图２－２所示。试验研究中使用的主要设备和测试仪器如??表２－２所示。??國■??＿?一?釀‘＋??图２－２试验用发动机（左）及测功机（右）??Ｆｉｇ．?２－２?Ｅｎｇｉｎｅ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ?（ｕｐｐｅｒ）??表２－２试验台架主要设备和测试仪器．??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｍａｉｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｔｅｓｔ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｂｅｎｃｈ??名称?型号??喷油泵?Ｂｏｓｃｈ?Ｐ／Ｎ?０－４５０－９０５??喷油器?Ｂｏｓｃｈ?Ｐ／Ｎ?０－２８０－１５０??测功机?ＧＥＴＬＣ－１５??测功机控制仪?ＤｙｎｅＳｙｅｔｅｍ?ＤＹＮ－ＬＯＣＩＶ??燃烧分析仪?Ｋｉｓｔｌｅｒ?Ｋｉｂｏｘ??排放分析仪?Ｈｏｒｉｂａ?ＭＥＸＡ－７２０／ＭＥＸＡ?－５５４ＪＵ??气相色谱仪－质谱仪?Ａｇｉｌｅｎｔ?６８９０Ｎ－５９７３Ｎ?ＭＳＤ??气相色谱仪－氢火焰离子化检测器?ＨＰ?５８９０??发动机电子控制单元?Ｍｅｇａｓｑｕｉｒｔ?ＩＩ?Ｖ３．０?ＥＣＵ??２．２．２燃烧测试设备??在进行ＡＢＥ／汽油混合燃料火花点火发动机燃烧特性试验研究时，使用奇石乐??（Ｋｉｓｔｌｅｒ）公司的ＫｉＢｏｘ燃烧分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]中比例甲醇汽油台架试验及仿真研究[J]. 李昕光,张文超,李云杰,杜梦覃,张华,陈雪瑞. 森林工程. 2014(03)
[2]4气门直喷式汽油机缸内湍流场多周期循环变动的大涡模拟[J]. 秦文瑾,解茂昭,贾明,王天友,刘大明. 内燃机学报. 2012(03)
[3]甲醇汽油互溶性影响的研究[J]. 胡文斌. 化学工程与装备. 2012(01)
[4]小型通用汽油机燃用甲醇/汽油排放研究[J]. 侯乐福,王忠,倪培永,侯令川. 机械设计与制造. 2011(09)
[5]基于充分搅拌反应器模型简化详细反应机理[J]. 王慧汝,金捷. 航空动力学报. 2010(07)
[6]正庚烷复杂化学框架与全局简化机理构筑[J]. 蒋勇,邱榕. 高等学校化学学报. 2010(02)
[7]甲醇空气预混层流燃烧的简化化学反应动力学机理[J]. 冉帆,王锡斌,朱瑞军,黄佐华. 西安交通大学学报. 2009(09)
[8]车用甲醇汽油的溶胀性研究[J]. 王殿虎,夏晓,张珺. 化学工业. 2009(Z1)
[9]甲醇发动机排放特性的研究[J]. 汪洋,王静,史春涛,王雪雁,范国梁. 内燃机学报. 2007(01)
[10]CNG发动机火核形成和发展的三维数值模拟研究[J]. 虞育松,李国岫,姚宝峰. 工程热物理学报. 2006(S2)
博士论文
[1]高速汽油机燃用丁醇汽油的性能及化学反应机理研究[D]. 刘凯敏.湖南大学 2018
[2]高压直喷天然气发动机燃烧和排放特性研究[D]. 李孟涵.山东大学 2017
[3]发动机燃烧甲醇汽油混合燃料排放生成机理的仿真与实验研究[D]. 凌鑫晨.浙江大学 2015
[4]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
硕士论文
[1]掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究[D]. 黄珊.吉林大学 2018
[2]废气再循环对氢气汽油双燃料发动机性能影响的仿真研究[D]. 吕赫.吉林大学 2017
[3]柴油—天然气双燃料发动机燃烧及排放特性数值仿真研究[D]. 张格健.哈尔滨工程大学 2017
[4]氢气对稀燃汽油机燃烧循环变动影响的研究[D]. 唐洋.吉林大学 2016
[5]基于大涡模拟方法的二冲程发动机循环变动特性研究[D]. 朱宏.上海交通大学 2015
[6]基于大涡模拟方法的二冲程发动机缸内冷态流场循环变动模拟研究[D]. 王传毅.上海交通大学 2014
[7]汽油机使用甲醇汽油混合燃料的燃烧和排放仿真及试验研究[D]. 刘若飞.浙江大学 2013
[8]甲醇汽油排放建模与预测[D]. 张霞.清华大学 2009
本文编号：2899947
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－５论文结构??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ??
??发动机试验台架的组成和整体布局以及照片如图２－１所示。发动机试验台架主??要包括试验用发动机、测功机及其控制系统、ＡＢＥ／汽油混合燃料供给系统、常规??排放污染物和非常规排放污染物测试与分析系统等。??Ｉ￣￣￣排?柱??＾?，?采样式排放分析Ｇ??Ｗｍ油泵?ａ?［Ｅ力传ｈ器＾?？！Ｓ［１?载气??一采『由?？??进气道?—￣；￣??轴角编码器?｜?Ｉ????Ｉ?排气道＼??－ｈＩＨ?▲?｜?；顯■??ｍｍｔｋＬ?．——ｉ??测功机测功机控制器?ＧＣ／ＭＳ?ＧＣ／ＦＩＤ??图２－１发动机试验台架组成及布局??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｎｇｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ??发动机试验台架使用的测功机是通用电气（ＧＥ）公司生产的电涡流测功机，??其控制仪使用的是ＤｙｎｅＳｙｓｔｅｍ公司生产的测功机控制仪；该控制仪可以控制ＤＴＣ??节气门开度，并可以对发动机工况进行数据采集、控制及调节。??发动机电子控制单元的控制软件是自行编写，可以实现对发动机点火时间、??空燃比等参数进行调节和控制。??在发动机燃料供给系统中，釆用了博世（Ｂｏｓｃｈ）公司生产的油泵、燃油滤清??器和喷油器。试验前
产的气相色谱仪－质谱仪和惠普（Ｈｅｗｌｅｔｔ?Ｐａｃｋａｒｄ）公司生产的气相色谱仪－氢火焰??离子化检测器对发动机非常规污染物的排放进行样本采集和分析。??发动机试验台架照片如图２－２所示。试验研究中使用的主要设备和测试仪器如??表２－２所示。??國■??＿?一?釀‘＋??图２－２试验用发动机（左）及测功机（右）??Ｆｉｇ．?２－２?Ｅｎｇｉｎｅ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ?（ｕｐｐｅｒ）??表２－２试验台架主要设备和测试仪器．??Ｔａｂｌｅ?２－２?Ｍａｉｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｔｅｓｔ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｂｅｎｃｈ??名称?型号??喷油泵?Ｂｏｓｃｈ?Ｐ／Ｎ?０－４５０－９０５??喷油器?Ｂｏｓｃｈ?Ｐ／Ｎ?０－２８０－１５０??测功机?ＧＥＴＬＣ－１５??测功机控制仪?ＤｙｎｅＳｙｅｔｅｍ?ＤＹＮ－ＬＯＣＩＶ??燃烧分析仪?Ｋｉｓｔｌｅｒ?Ｋｉｂｏｘ??排放分析仪?Ｈｏｒｉｂａ?ＭＥＸＡ－７２０／ＭＥＸＡ?－５５４ＪＵ??气相色谱仪－质谱仪?Ａｇｉｌｅｎｔ?６８９０Ｎ－５９７３Ｎ?ＭＳＤ??气相色谱仪－氢火焰离子化检测器?ＨＰ?５８９０??发动机电子控制单元?Ｍｅｇａｓｑｕｉｒｔ?ＩＩ?Ｖ３．０?ＥＣＵ??２．２．２燃烧测试设备??在进行ＡＢＥ／汽油混合燃料火花点火发动机燃烧特性试验研究时，使用奇石乐??（Ｋｉｓｔｌｅｒ）公司的ＫｉＢｏｘ燃烧分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]中比例甲醇汽油台架试验及仿真研究[J]. 李昕光,张文超,李云杰,杜梦覃,张华,陈雪瑞. 森林工程. 2014(03)
[2]4气门直喷式汽油机缸内湍流场多周期循环变动的大涡模拟[J]. 秦文瑾,解茂昭,贾明,王天友,刘大明. 内燃机学报. 2012(03)
[3]甲醇汽油互溶性影响的研究[J]. 胡文斌. 化学工程与装备. 2012(01)
[4]小型通用汽油机燃用甲醇/汽油排放研究[J]. 侯乐福,王忠,倪培永,侯令川. 机械设计与制造. 2011(09)
[5]基于充分搅拌反应器模型简化详细反应机理[J]. 王慧汝,金捷. 航空动力学报. 2010(07)
[6]正庚烷复杂化学框架与全局简化机理构筑[J]. 蒋勇,邱榕. 高等学校化学学报. 2010(02)
[7]甲醇空气预混层流燃烧的简化化学反应动力学机理[J]. 冉帆,王锡斌,朱瑞军,黄佐华. 西安交通大学学报. 2009(09)
[8]车用甲醇汽油的溶胀性研究[J]. 王殿虎,夏晓,张珺. 化学工业. 2009(Z1)
[9]甲醇发动机排放特性的研究[J]. 汪洋,王静,史春涛,王雪雁,范国梁. 内燃机学报. 2007(01)
[10]CNG发动机火核形成和发展的三维数值模拟研究[J]. 虞育松,李国岫,姚宝峰. 工程热物理学报. 2006(S2)
博士论文
[1]高速汽油机燃用丁醇汽油的性能及化学反应机理研究[D]. 刘凯敏.湖南大学 2018
[2]高压直喷天然气发动机燃烧和排放特性研究[D]. 李孟涵.山东大学 2017
[3]发动机燃烧甲醇汽油混合燃料排放生成机理的仿真与实验研究[D]. 凌鑫晨.浙江大学 2015
[4]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
硕士论文
[1]掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究[D]. 黄珊.吉林大学 2018
[2]废气再循环对氢气汽油双燃料发动机性能影响的仿真研究[D]. 吕赫.吉林大学 2017
[3]柴油—天然气双燃料发动机燃烧及排放特性数值仿真研究[D]. 张格健.哈尔滨工程大学 2017
[4]氢气对稀燃汽油机燃烧循环变动影响的研究[D]. 唐洋.吉林大学 2016
[5]基于大涡模拟方法的二冲程发动机循环变动特性研究[D]. 朱宏.上海交通大学 2015
[6]基于大涡模拟方法的二冲程发动机缸内冷态流场循环变动模拟研究[D]. 王传毅.上海交通大学 2014
[7]汽油机使用甲醇汽油混合燃料的燃烧和排放仿真及试验研究[D]. 刘若飞.浙江大学 2013
[8]甲醇汽油排放建模与预测[D]. 张霞.清华大学 2009
本文编号：2899947
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