柴油引燃直喷甲醇的实验研究

发布时间：2024-07-05 23:18

　　目前日益严重的能源短缺,环境污染以及全球气候问题促使内燃机向清洁可再生能源方向加速发展。其中,甲醇柴油双燃料发动机在我国有较为广阔的前景。为了探究此类发动机的缸内燃烧过程,本文开展了柴油引燃直喷甲醇火焰的可视化实验,获取了该火焰的阴影法以及自然发光法图像。基于实验获取的火焰图像,本文研究了此类火焰的发展特征、局部火焰结构特征。此外,本文还开发了一套火焰图像处理算法对火焰的燃烧特征进行提取,最后对比分析了不同控制条件下柴油引燃直喷甲醇火焰燃烧特性的变化规律。研究发现,在柴油引燃直喷甲醇火焰中,着火区域主要出现在柴油较浓位置。随后,火焰在柴油路径上的传播速度要高于向甲醇较浓区域的传播速度。当甲醇区域被引燃后,火焰开始偏离柴油喷油器轴线。从柴油引燃直喷甲醇的局部区域图像中可以发现,在燃烧末期,仍有一部分甲醇较浓区域未完全燃烧。并且,未燃烧区域在柴油盲区的面积要明显大于柴油喷雾下游区域,这解释了相关整机实验中普遍出现的未燃碳氢化合物过量排放现象。柴油喷射压力变化主要影响到与甲醇喷雾的混合程度。在柴油以高压喷射的条件下,柴油在着火前与甲醇混合更充分,甲醇被引燃的时刻提前,但与此同时甲醇对引燃柴油...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 甲醇制备
        1.1.3 甲醇理化性质
    1.2 甲醇作为发动机燃料的发展历史
    1.3 甲醇柴油双燃料燃烧研究现状
        1.3.1 甲醇柴油双燃料压燃式发动机研究现状
        1.3.2 甲醇柴油双燃料燃烧可视化研究现状
    1.4 本文研究内容及研究方法
2 柴油引燃甲醇可视化实验布置
    2.1 定容弹系统
    2.2 燃料及燃料高压供给喷射系统
    2.3 可视化系统
        2.3.1 高速摄像机
        2.3.2 火焰自然发光成像系统
        2.3.3 火焰阴影法成像系统
    2.4 电控系统
    2.5 实验过程及控制参数
    2.6 本章小结
3 燃烧可视化数字图像处理方法
    3.1 火焰图像预处理
    3.2 滞燃期
    3.3 火焰浮起长度
    3.4 火焰空间积分亮度
    3.5 本章小结
4 柴油引燃直喷甲醇的火焰结构分析
    4.1 火焰的整体发展特征分析
    4.2 火焰的局部结构特征分析
    4.3 本章小结
5 柴油引燃直喷甲醇火焰的燃烧特性分析
    5.1 柴油喷射压力对柴油引燃直喷甲醇的燃烧特性影响分析
        5.1.1 柴油喷射压力对火焰总体变化的影响分析
        5.1.2 柴油喷射压力对火焰滞燃期的影响分析
        5.1.3 柴油喷射压力对火焰浮起长度的影响分析
        5.1.4 柴油喷射压力对火焰空间积分亮度的影响分析
    5.2 甲醇喷射压力对柴油引燃直喷甲醇的燃烧特性影响分析
        5.2.1 甲醇喷射压力对火焰总体变化的影响分析
        5.2.2 甲醇喷射压力对火焰滞燃期的影响分析
        5.2.3 甲醇喷射压力对火焰浮起长度的影响分析
        5.2.4 甲醇喷射压力对火焰空间积分亮度的影响分析
    5.3 环境温度对柴油引燃甲醇燃烧特性的影响分析
        5.3.1 环境温度对火焰总体变化的影响分析
        5.3.2 环境温度对火焰滞燃期的影响分析
        5.3.3 环境温度对火焰浮起长度的影响分析
        5.3.4 环境温度对火焰空间积分亮度的影响分析
    5.4 喷油器布置对柴油引燃直喷甲醇的燃烧特性影响分析
        5.4.1 喷油器布置对火焰总体变化的影响分析
        5.4.2 喷油器布置对火焰滞燃期的影响分析
        5.4.3 喷油器布置对火焰浮起长度的影响分析
        5.4.4 喷油器布置对火焰空间积分亮度的影响分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4001699