煤基醇类混合燃料对增压中冷柴油机性能的影响研究
本文关键词：煤基醇类混合燃料对增压中冷柴油机性能的影响研究
【摘要】：随着汽车保有量的增加,能源短缺和环境污染已成为制约内燃机发展的两大问题,寻找石油替代燃料来缓解能源危机,降低污染物排放成为当务之急。而粗放型的煤炭燃烧被认为是造成雾霾等污染问题的主要原因,大力发展煤炭清洁化利用,将煤炭的清洁化利用与内燃机替代燃料的开发工作相结合,对促进煤炭企业转型、缓解能源危机和污染从源头到终端的防治有着重要的可持续发展意义。结合山西煤炭大省的能源优势和煤化工产业的发展优势,将煤间接液化得到的F-T柴油应用于柴油机中,因其具有较高的十六烷值,能够显著降低NOX排放,但其过高的十六烷值使得扩散燃烧的比重增加,存在碳烟排放增加的趋势,而醇类燃料是一种应用广泛的含氧燃料,能够降低碳烟排放,因此本文在F-T柴油中掺烧低碳醇类混合燃料以实现NOX与碳烟的同步降低。由于F-T柴油与醇类燃料不能互溶,为了解决混合燃料的稳定性问题,本文首先以F-T柴油与甲醇为例来研究F-T柴油与醇类燃料的互溶性,选出助溶效果最好的正癸醇作为混合燃料的助溶剂,配制10%体积比的煤基甲醇、乙醇、丁醇混合燃料分别记为M10、E10、N10,通过测试和计算得到混合燃料的理化特性:相对于0#柴油,混合燃料的十六烷值、c(H)/c(C)和含氧量增加,硫含量、动力粘度与密度降低,体积热值降低。这些理化特性对于发动机性能产生直接影响。通过发动机台架试验,研究了混合燃料的理化特性对燃烧、动力经济性、常规与非常规排放以及振动特性的影响规律。混合燃料的高十六烷值特性使得其滞燃期与预混合燃烧期小于0#柴油大于F-T柴油,而扩散燃烧期却恰好相反;缸压峰值、燃烧放热率峰值相对于0#柴油都有所降低,缸压峰值相位推迟,燃烧放热率峰值相位提前,燃烧放热中心累计放热量达50%时对应的曲轴转角CA50有所推迟。醇类燃料较低的体积热值使混合燃料的动力性能相比于0#柴油平均降低10%左右,混合燃料的质量热值决定了其有效燃油消耗率上升,有效热效率下降;混合燃料的高十六烷值含氧特性实现了碳烟与NOX的同时降低,解决了NOX与碳烟排放的此消彼长的关系;醇类燃料的高汽化潜热值使得HC排放有所升高,混合燃料的高c(H)/c(C)及含氧特性使得CO排放明显降低;混合燃料的醇类排放主要来源于混合气中的未燃醇,得益于混合燃料以F-T柴油为基础燃料,甲醛排放有大幅度的降低。0#柴油的喷油泵振动幅值最小,混合燃料的振动幅值增加;柴油机缸盖振动信号中,由燃烧激励导致的缸盖振动加速度幅值最大,进气门开启时气体冲击导致的振动加速度幅值最小,气门开启时的气体截流冲击小于气门关闭时的气门落座冲击;0#柴油的有量纲特征参数值最大,F-T柴油的最小,混合燃料缸盖振动程度介于两者之间;而对应的无量纲特征参数值恰好相反。综合对三种混合燃料的配制以及试验分析,混合燃料能够同时降低柴油机的碳烟与NOX排放,其中M10燃料的降低效果更明显,同时表现出燃烧柔和的特点,改善了柴油机振动特性。
【关键词】：F-T柴油 醇类燃料 燃烧 排放 振动
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-11
- 第一章 绪论11-20
- 1.1 研究背景11-13
- 1.1.1 内燃机排放问题11
- 1.1.2 内燃机替代燃料11-13
- 1.2 煤制油及其研究现状13-16
- 1.2.1 F-T柴油的定义与特性13-14
- 1.2.2 F-T柴油的研究现状14-16
- 1.3 醇类燃料及其研究现状16-19
- 1.3.1 甲醇燃料及其应用16-17
- 1.3.2 乙醇燃料及其应用17-18
- 1.3.3 丁醇燃料及其应用18-19
- 1.4 课题研究内容及意义19-20
- 第二章 试验燃料的配制及台架试验系统20-35
- 2.1 试验燃料的配制20-27
- 2.1.1 混合燃料的稳定性20-24
- 2.1.2 混合燃料的理化特性24-27
- 2.2 发动机台架试验系统27-33
- 2.2.1 试验用柴油机27-28
- 2.2.2 发动机测控系统28-29
- 2.2.3 燃烧测试分析系统29-31
- 2.2.4 排放检测系统31-33
- 2.3 试验方案和研究方法33
- 2.4 本章小结33-35
- 第三章 混合燃料的燃烧特性研究35-50
- 3.1 燃烧过程分析35-41
- 3.1.1 滞燃期35-36
- 3.1.2 预混合燃烧期36-38
- 3.1.3 扩散燃烧期38-39
- 3.1.4 后燃期39-41
- 3.2 燃烧特征分析41-48
- 3.2.1 缸压分析41-42
- 3.2.2 压力升高率42-43
- 3.2.3 燃烧放热率43-45
- 3.2.4 缸压频谱45-47
- 3.2.5 压力振荡47-48
- 3.3 本章小结48-50
- 第四章 混合燃料的性能研究50-63
- 4.1 混合燃料的动力经济性50-53
- 4.1.1 动力性50-51
- 4.1.2 燃油消耗率51-52
- 4.1.3 有效热效率52-53
- 4.2 混合燃料的常规排放53-59
- 4.2.1 NOX排放54-56
- 4.2.2 碳烟排放56-57
- 4.2.3 HC排放57-58
- 4.2.4 CO排放58-59
- 4.3 混合燃料的非常规排放59-61
- 4.3.1 醇类排放59-60
- 4.3.2 醛类排放60-61
- 4.4 本章小结61-63
- 第五章 混合燃料的振动特性研究63-72
- 5.1 柴油机振动激励源分析63
- 5.1.1 柴油机缸盖振动激励源分析63
- 5.1.2 柴油机喷油泵振动激励源分析63
- 5.2 柴油机振动数据采集63-65
- 5.3 喷油泵振动信号分析65-67
- 5.4 缸盖振动信号分析67-70
- 5.5 本章小结70-72
- 第六章 全文总结与工作展望72-74
- 6.1 全文总结72-73
- 6.2 工作展望73-74
- 参考文献74-80
- 致谢80-81
- 攻读学位期间发表的学术论文81
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李沛森;混合燃料q易J];建筑材料工业;1961年11期
2 ;煤油混合燃料——一种节油扩大煤资源利用的新途径[J];黑龙江电力技术;1979年02期
3 闫淑敏;;法国铀-钚混合燃料新工厂将于1993年投产[J];国外核新闻;1991年03期
4 李德钢,吕兴才,张武高,黄震;乙醇混合燃料压燃式发动机的性能[J];农业机械学报;2005年02期
5 ;煤油混合燃料——一种节油、扩大煤资源利用的新途径[J];哈铁科技通讯;1979年07期
6 李长铨;;煤油混合燃料[J];黑龙江电力技术;1980年01期
7 许方洁;煤油混合燃料输送泵的选型[J];热力发电;1981年06期
8 岑可法;曹欣玉;袁镇福;陆重庆;洪积瑜;;油煤混合燃料的试验研究[J];能源工程;1982年01期
9 钟升永;煤油混合燃料中间试验及应用[J];华东电力;1985年10期
10 ;西德成功处理混合燃料[J];国外核新闻;1988年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 孔祥忠;贺国珠;周丰群;罗均华;易艳玲;拓飞;;铀—钍混合燃料反应堆的可行性研究[A];第二届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2005年
2 王运超;介石磊;;甲醇/汽油混合燃料在汽油机上的应用性能研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
3 王运超;介石磊;;甲醇/汽油混合燃料在汽油机上的应用性能研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
4 韩志强;黄海波;王永忠;贺文江;;基于正交试验设计的柴油混合燃料的掺烧比例研究[A];2007年汽车学术年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 记者 赵虎;海洋工程船将首次安装混合燃料系统[N];中国水运报;2012年
2 记者 张新生;巴西混合燃料车减排废气1.22亿吨[N];科技日报;2011年
3 美国《华盛顿观察》周刊 刘勇;B—1换口粮 美军加速推动“代用燃料”[N];世界报;2008年
4 陈黎;F-22战斗机完成使用合成混合燃料的首次飞行[N];中国航空报;2008年
5 记者 马世骏;瑞典萨伯推出首部零废气排放轿车[N];新华每日电讯;2006年
6 郎楷淳;全球汽车巨头逐鹿节能汽车市场[N];中国商报;2004年
7 ;油多少水多少 消耗少废气少[N];新华每日电讯;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 任毅;柴油机燃用柴油-含氧化合物混合燃料燃烧与排放研究[D];西安交通大学;2007年
2 李方成;醇类/柴油混合燃料羰基化合物排放特性及生成机理的研究[D];天津大学;2010年
3 王金华;天然气-氢气混合燃料直喷燃烧特性和预混层流火焰研究[D];西安交通大学;2009年
4 梁晨;掺混二甲醚点燃式内燃机燃烧与排放性能的试验研究[D];北京工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐丽丽;液化石油气/二甲醚混合燃料着火特性的试验研究与动力学分析[D];上海交通大学;2015年
2 韩卫;防爆柴油机燃用F-T柴油-PODE-甲醇混合燃料的燃烧和排放特性[D];太原理工大学;2016年
3 左鹏;煤基醇类混合燃料对增压中冷柴油机性能的影响研究[D];太原理工大学;2016年
4 杜标;乘用车柴油机燃用丁醇柴油混合燃料的试验研究[D];湖南大学;2011年
5 崔淑华;醇汽油混合燃料发动机性能应用试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 赵瑞芬;乙醇/柴油混合燃料羰基化合物的检测及排放特性的研究[D];天津大学;2007年
7 潘永方;直喷式柴油机燃用甲醇—柴油混合燃料的性能研究[D];河南科技大学;2010年
8 安彦召;柴油机混合燃料喷雾特性研究[D];广西大学;2012年
9 黄维;柴油/丁醇混合燃料对柴油机工作过程和排放的影响[D];合肥工业大学;2013年
10 王雪强;丁醇—汽油—柴油混合燃料的低温燃烧试验研究[D];广西大学;2015年
，本文编号：594403
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/594403.html
