高速柴油机松油—柴油混合燃料低温燃烧的试验研究

发布时间：2017-08-31 08:22

  本文关键词：高速柴油机松油—柴油混合燃料低温燃烧的试验研究

  更多相关文章： 柴油机 松油 混合燃料 低温燃烧 排放特性 废气再循环 喷油策略

【摘要】：在石化能源短缺和环境污染危机的双重压力下,寻求可再生、清洁的新型燃料成为当下内燃机领域的研究热点。松油是一种来源广泛的生物质含氧燃料,相比于柴油,其十六烷值低,含氧量较高,沸点低；同时松油与柴油互溶性好。松油有着与柴油相当的热值,是一种潜在的替代能源燃料。因此,本文首先对松油-柴油混合燃料进行设计,减小单一燃料的局限性；其次,通过喷油策略与EGR相结合来控制缸内的燃烧过程,实现低温燃烧。试验所用发动机为四缸涡轮增压高速柴油机,其转速固定在1800r/min,混合燃料分别为掺混0%、20%、40%、50%体积松油的柴油(依次记为P0、P20、P40、P50)。首先研究四种燃料在不同负荷、不同EGR率下的燃烧和排放特性。负荷特性结果表明：100%负荷工况下,P0、P20、P40、P50分别输出293.5、292.7、290.1、287.2 N-m的扭矩。可见松油能够提供与柴油相当的动力输出。EGR率研究结果表明：对于四种燃料,当EGR率24.6%,增加EGR率,对最大压力升高率、Soot、CO和THC排放的影响不明显,但是NOx排放随EGR增加显著下降。在相同EGR率下,通过添加松油改变燃料特性对NOx排放的影响较小,但是对最大压力升高率的影响较大。当EGR率大于24.6%时,随着EGR率的增加,由于过量空气系数减小和滞燃期过度推迟导致Soot、CO和THC的排放急剧上升。当EGR率接近40%,NOx的排放几乎接近为零。在相同EGR率下,由于松油十六烷值低和自身含氧,增加松油掺混比例逐渐降低碳烟的排放,特别是P50在整个EGR率下碳烟的排放接近于零。中小EGR率对凝核态颗粒物(Dp50nm)的影响较大,大EGR率对积聚态颗粒物(Dp50nm)的影响较大。在柴油中掺混松油能够有效降低碳烟颗粒物的数浓度和质量浓度。其次,选取中等EGR率(24.6%),研究喷油策略(主喷正时、喷油压力、预喷油量、预喷正时)对四种燃料燃烧和排放特性的影响。结果表明：对于喷油压力一定的单次喷射,提前主喷正时,缸内压力峰值升高,燃烧始点提前,有效燃油消耗率降低,CO和THC的排放降低；但NOx和Soot排放增加。对于主喷正时一定的单次喷射,在引入EGR的低温燃烧模式下,提高喷油压力能够同时降低NOx、Soot、CO和THC的排放。有效减小了总颗粒物的数浓度和质量浓度,颗粒物数浓度峰值粒径(CMD)减小。引入预喷射,主喷燃油滞燃期缩短,最大压力升高率降低,放热率的峰值降低,使主燃烧变得柔和。合理地选择预喷正时和预喷油量,能够同时降低NOx和碳烟排放,并且保证THC和CO排放不会大幅度升高。
【关键词】：柴油机 松油 混合燃料 低温燃烧 排放特性 废气再循环 喷油策略
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK428.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 能源危机11-12
• 1.1.2 环境污染12-13
• 1.2 汽车的排放法规13-14
• 1.3 柴油机排放的控制技术14-15
• 1.4 柴油机新型燃烧模式的提出15-17
• 1.5 松油性质及研究现状17-20
• 1.6 课题的研究目的、意义和主要工作内容20-21
• 第二章 试验装置及研究方法21-31
• 2.1 试验装置21-27
• 2.1.1 试验发动机22-23
• 2.1.2 试验主要设备仪器23
• 2.1.3 电控标定系统23-24
• 2.1.4 燃烧分析仪器24-25
• 2.1.5 排气测量仪器25-27
• 2.2 研究方法27-30
• 2.2.1 EGR的实现与控制方法27-28
• 2.2.2 实验不确定分析28
• 2.2.3 燃烧参数的定义28-29
• 2.2.4 试验燃料29-30
• 2.2.5 试验方法30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 负荷特性和EGR对松油-柴油混合燃料燃烧与排放性能的影响研究31-51
• 3.1 负荷特性对松油-柴油混合燃料燃烧与排放性能的影响研究31-38
• 3.1.1 负荷特性对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响31-35
• 3.1.2 负荷特性对松油-柴油混合燃料排放性能的影响35-38
• 3.2 EGR对松油-柴油混合燃料燃烧特性的影响研究38-49
• 3.2.1 EGR对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响38-42
• 3.2.2 EGR对松油-柴油混合燃料排放性能的影响42-45
• 3.2.3 EGR对松油-柴油排放颗粒物粒径分布的影响45-49
• 3.3 本章小结49-51
• 第四章 主喷正时和喷油压力对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究51-68
• 4.1 主喷正时对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究51-57
• 4.1.1 主喷正时对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响51-55
• 4.1.2 主喷正时对松油-柴油混合燃料排放性能的影响55-57
• 4.2 喷油压力对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究57-66
• 4.2.1 喷油压力对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响58-61
• 4.2.2 喷油压力对松油-柴油混合燃料排放性能的影响61-62
• 4.2.3 喷油压力对松油-柴油混合燃料颗粒物排放的影响62-66
• 4.3 本章小结66-68
• 第五章 预喷对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究68-77
• 5.1 预喷油量对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究68-73
• 5.1.1 预喷油量对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响68-72
• 5.1.2 预喷油量对松油-柴油混合燃料排放性能的影响72-73
• 5.2 预喷正时对松油-柴油混合燃料低温燃烧与排放性能的影响研究73-76
• 5.2.1 预喷正时对松油-柴油混合燃料燃烧性能的影响73-75
• 5.2.2 预喷正时对松油-柴油混合燃料排放性能的影响75-76
• 5.3 本章小结76-77
• 第六章 全文总结和工作展望77-80
• 6.1 全文总结77-79
• 6.2 工作展望79-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-87
• 攻读学位期间发表论文及参与科研项目情况87

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