用PODE 3-4 煤基燃料改善汽油/柴油宽馏分燃料的燃烧与排放特性
发布时间：2021-08-07 13:58
研究中向汽油/柴油宽馏分燃料（WGD50）中添加体积分数为10%30%的PODE3-4配制成汽油/柴油/PODE3-4宽馏分燃料,在一台直喷柴油机上进行了燃烧与排放特性的试验研究。研究结果表明:向宽馏分燃料中添加PODE3-4能显著缩短滞燃期,使低负荷时宽馏分燃料的燃烧效率提高,循环波动降低;中高负荷时,添加PODE3-4能够降低宽馏分燃料的压升率和NOx排放,且保持较低的碳烟排放。
【文章来源】：内燃机工程. 2016,37(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１发动机台架示意图燃料制备
内燃机工程２０１６年第６期合。在给出的四种燃料中，柴油的燃烧相位最靠前，且着火性最好，因而放热更加剧烈，放热率峰值最高；宽馏分燃料中，ＷＧＤＰ１０的燃烧相位最靠后，放热率峰值最低。随着宽馏分燃料中ＰＯＤＥ３－４比例的提高，燃料着火性得到提高，燃烧相位提前，放热率峰值升高。ＷＧＤＰ３０的燃烧相位和放热峰值已经与柴油接近。图２φａ＝３．００时的缸压和放热率曲线图３为φａ＝１．３５（高负荷）时的缸压放热率曲线。从图３可以看出，在高负荷时，几种燃料均呈现预混－扩散的两阶段燃烧。柴油的预混燃烧比例和预混放热峰值最低。这是因为：柴油的滞燃期最短，挥发性最差，在滞燃期内形成的可燃混合气量最少。采用ＷＧＤ５０时，滞燃期最长，放热率峰值最高，这会造成较大的压升率。随着宽馏分燃料中的ＰＯＤＥ３－４比例的增加，滞燃期缩短，燃烧相位提前，滞燃期内形成的可燃预混合气量减少，预混放热峰值也随之降低。采用ＷＧＤＰ３０时，燃烧相位与柴油基本相同，但放热峰值则高于柴油，原因是ＷＧＤＰ３０的挥发性好于柴油，能够在相近的滞燃期内形成更多的预混合气。图３φａ＝１．３５时的缸压和放热率曲线２．２ＰＯＤＥ３－４添加比例对燃烧特征值的影响图４为ＰＯＤＥ３－４添加比例对滞燃期的影响。φａ＝３．００时，ＷＧＤ５０由于滞燃期过长而无法稳定燃烧，因此使用地线表示失火界限。从图４可以看出，所有燃料的滞燃期都随着φａ的降低而缩短，但在φａ＜１．５０之后，滞燃期变化不大。在几种燃料中，柴油的滞燃期最短，ＷＧＤ５０的滞燃期最长，由于ＰＯＤ
低于柴油。这是因为，柴油预混放热比例低，扩散燃烧的比例高，且挥发性差，在扩散燃烧过程中油气混合的速率慢，造成了较长的燃烧持续期。宽馏分燃料中，ＷＧＤ５０由于预混燃烧比例最高，扩散燃烧相应较少，因而燃烧持续期最短。随着ＰＯＤＥ３－４的增加，预混燃烧的比例降低，扩散燃烧的比例提高；同时，含氧量高燃料需要通过提高喷油量来维持相同的φａ值，因此添加ＰＯＤＥ３－４使宽馏分燃料的燃烧持续期增加；但是，由于宽馏分燃料有较高的挥发性，ＷＧＤＰ３０的燃烧持续期仍比柴油短。图７ＰＯＤＥ３－４添加比例对燃烧持续期的影响３ＰＯＤＥ３－４添加比例对排放特性的影响图８为ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＨＣ排放的影响。从图８可以看出，φａ＝３．００时，缸内燃烧温度较低，柴油的ＨＣ排放最低；ＷＧＤ５０发生失火，实际的ＨＣ排放最高；在能稳定燃烧的宽馏分燃料中，ＷＧＤＰ１０的ＨＣ排放最高，添加ＰＯＤＥ３－４能明显降低宽馏分燃料的ＨＣ排放量。这是因为，小负荷时ＨＣ排放主要产生于燃料浓度过低的过混合区域，燃料着火性的改善降低了燃料滞燃期，减少了局部过稀区域的产生，同时着火性高的燃料自身也更容易被氧化。在φａ＜２．００时，充量的浓度和缸内燃烧温度提高，几种燃料的ＨＣ排放均较低。图８ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＨＣ排放的影响图９为ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＣＯ排放的影响。·５·
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽/柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放特性影响的试验研究[J]. 于超,王建昕,王志,帅石金. 内燃机工程. 2013(05)
[2]燃料组分和喷油压力对宽馏分燃料燃烧与排放影响的试验研究[J]. 杨彬彬,尧命发,郑尊清,李善举. 工程热物理学报. 2013(06)
本文编号：3327921
【文章来源】：内燃机工程. 2016,37(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１发动机台架示意图燃料制备
内燃机工程２０１６年第６期合。在给出的四种燃料中，柴油的燃烧相位最靠前，且着火性最好，因而放热更加剧烈，放热率峰值最高；宽馏分燃料中，ＷＧＤＰ１０的燃烧相位最靠后，放热率峰值最低。随着宽馏分燃料中ＰＯＤＥ３－４比例的提高，燃料着火性得到提高，燃烧相位提前，放热率峰值升高。ＷＧＤＰ３０的燃烧相位和放热峰值已经与柴油接近。图２φａ＝３．００时的缸压和放热率曲线图３为φａ＝１．３５（高负荷）时的缸压放热率曲线。从图３可以看出，在高负荷时，几种燃料均呈现预混－扩散的两阶段燃烧。柴油的预混燃烧比例和预混放热峰值最低。这是因为：柴油的滞燃期最短，挥发性最差，在滞燃期内形成的可燃混合气量最少。采用ＷＧＤ５０时，滞燃期最长，放热率峰值最高，这会造成较大的压升率。随着宽馏分燃料中的ＰＯＤＥ３－４比例的增加，滞燃期缩短，燃烧相位提前，滞燃期内形成的可燃预混合气量减少，预混放热峰值也随之降低。采用ＷＧＤＰ３０时，燃烧相位与柴油基本相同，但放热峰值则高于柴油，原因是ＷＧＤＰ３０的挥发性好于柴油，能够在相近的滞燃期内形成更多的预混合气。图３φａ＝１．３５时的缸压和放热率曲线２．２ＰＯＤＥ３－４添加比例对燃烧特征值的影响图４为ＰＯＤＥ３－４添加比例对滞燃期的影响。φａ＝３．００时，ＷＧＤ５０由于滞燃期过长而无法稳定燃烧，因此使用地线表示失火界限。从图４可以看出，所有燃料的滞燃期都随着φａ的降低而缩短，但在φａ＜１．５０之后，滞燃期变化不大。在几种燃料中，柴油的滞燃期最短，ＷＧＤ５０的滞燃期最长，由于ＰＯＤ
低于柴油。这是因为，柴油预混放热比例低，扩散燃烧的比例高，且挥发性差，在扩散燃烧过程中油气混合的速率慢，造成了较长的燃烧持续期。宽馏分燃料中，ＷＧＤ５０由于预混燃烧比例最高，扩散燃烧相应较少，因而燃烧持续期最短。随着ＰＯＤＥ３－４的增加，预混燃烧的比例降低，扩散燃烧的比例提高；同时，含氧量高燃料需要通过提高喷油量来维持相同的φａ值，因此添加ＰＯＤＥ３－４使宽馏分燃料的燃烧持续期增加；但是，由于宽馏分燃料有较高的挥发性，ＷＧＤＰ３０的燃烧持续期仍比柴油短。图７ＰＯＤＥ３－４添加比例对燃烧持续期的影响３ＰＯＤＥ３－４添加比例对排放特性的影响图８为ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＨＣ排放的影响。从图８可以看出，φａ＝３．００时，缸内燃烧温度较低，柴油的ＨＣ排放最低；ＷＧＤ５０发生失火，实际的ＨＣ排放最高；在能稳定燃烧的宽馏分燃料中，ＷＧＤＰ１０的ＨＣ排放最高，添加ＰＯＤＥ３－４能明显降低宽馏分燃料的ＨＣ排放量。这是因为，小负荷时ＨＣ排放主要产生于燃料浓度过低的过混合区域，燃料着火性的改善降低了燃料滞燃期，减少了局部过稀区域的产生，同时着火性高的燃料自身也更容易被氧化。在φａ＜２．００时，充量的浓度和缸内燃烧温度提高，几种燃料的ＨＣ排放均较低。图８ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＨＣ排放的影响图９为ＰＯＤＥ３－４添加比例对ＣＯ排放的影响。·５·
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽/柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放特性影响的试验研究[J]. 于超,王建昕,王志,帅石金. 内燃机工程. 2013(05)
[2]燃料组分和喷油压力对宽馏分燃料燃烧与排放影响的试验研究[J]. 杨彬彬,尧命发,郑尊清,李善举. 工程热物理学报. 2013(06)
本文编号：3327921
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