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
本文关键词：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
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【摘要】：相比普通柴油机而言,防爆柴油机进气系统安装了进气阻火栅栏,排气系统安装了水洗箱和排气阻火栅栏,这会增加防爆柴油机进气阻力,降低过量空气系数,增大排气背压,影响扫气过程,从而恶化燃烧和排放。本文旨在通过机前净化、机内净化和机后净化三种措施改善防爆柴油机燃烧和尾气污染物排放。煤化工产品PODE(Polyoxymethylene dimethyl ethers,聚甲氧基二甲醚)和甲醇均为高含氧燃料,将其应用在防爆柴油机上可以弥补进气充量不足,改善燃烧并降低污染物排放。通过添加助溶剂配制了F-T柴油、PODE和甲醇三组分三种不同比例的稳定煤基混合燃料。通过改变压缩比、供油时刻、加装EGR技术和DOC后处理措施,在发动机台架试验上研究了混合燃料在防爆柴油机上的燃烧和排放特性。试验工况为n=1200r/min,BMEP=0.30MPa和n=1800r/min,BMEP=0.30MPa、0.50MPa,试验结果表明:(1)甲醇掺混比例增加会提高混合燃料的放热率峰值和压力升高率。3号燃料的滞燃期比0号柴油和F-T柴油短,放热率峰值接近甚至超过0号柴油;煤基混合燃料在防爆柴油机上的PM、NOx、CO和SO2排放较0号柴油最高降低77%、16%、74%和98%,HC和HCHO排放高于0号柴油27%和71%,高负荷工况下,3号燃料在防爆柴油机上的CoVpmax较0号柴油低20%;由于PODE热值较低,防爆柴油机燃用煤基混合燃料的经济性略差于0号柴油和F-T柴油。(2)燃用3号燃料时,提前供油可以改善3号燃料的燃烧温度、压力升高率和放热率;升高压缩比会缩短滞燃期、降低放热率;提前供油、降低压缩比都可以延长滞燃期,PM分别降低90%、75%;供油时刻对NOx、HC和CO排放的影响不明显。(3)升高EGR率可以延长滞燃期,使PM降低71%;使用EGR后,最高燃烧温度降低72K,平均温度降低12K,NOx最高降低97%。使用DOC可以降低HC至0号柴油以下。F-T柴油-PODE-甲醇煤基混合燃料在防爆柴油机上良好的排放性弥补了经济性的不足,配合EGR低温燃烧和DOC后处理可以全面降低有害物排放。煤基清洁混合燃料对解决防爆柴油机排放问题具有巨大潜力。
【关键词】：防爆柴油机 PODE 甲醇 F-T柴油 混合燃料 燃烧和排放
【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11-19
- 1.1 选题背景及意义11-13
- 1.2 防爆柴油机发展动态13-14
- 1.3 混合燃料发展现状14-17
- 1.3.1 F-T柴油研究现状15-16
- 1.3.2 PODE研究现状16
- 1.3.3 含氧燃料的使用现状16-17
- 1.4 课题来源和研究内容17-19
- 第二章 F-T柴油-PODE-甲醇混合燃料的制备及试验介绍19-25
- 2.1 混合燃料制备19-22
- 2.2 试验设备和方法22-24
- 2.3 本章小结24-25
- 第三章 不同燃料对燃烧和排放的影响25-51
- 3.1 燃烧压力特性26-29
- 3.1.1 四种燃料缸压、压力升高率分析26-28
- 3.1.2 掺混比例对缸压、压力升高率的影响28-29
- 3.2 燃烧放热率29-33
- 3.2.1 四种燃料放热率对比29-31
- 3.2.2 掺混比例对放热率的影响31-33
- 3.3 燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期33-36
- 3.3.1 四种燃料的燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期分析34
- 3.3.2 掺混比例对燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期的影响34-36
- 3.4 循环变动特性36-38
- 3.4.1 四种燃料循环变动系数比较37-38
- 3.4.2 掺混比例对循环变动特性的影响38
- 3.5 排放物生成机理38-42
- 3.5.1 HC生成机理39-40
- 3.5.2 CO生成机理40
- 3.5.3 NOx生成机理40-41
- 3.5.4 PM生成机理41-42
- 3.5.5 HCHO、N2O、SO2生成机理42
- 3.6 不同燃料的排放特性42-46
- 3.7 混合燃料经济性46-47
- 3.8 本章小结47-51
- 第四章 发动机结构参数和运行参数对燃烧和排放的影响51-71
- 4.1 燃烧压力特性51-54
- 4.1.1 供油时刻对缸压、压力升高率的影响51-52
- 4.1.2 压缩比对缸压、压力升高率的影响52-54
- 4.2 燃烧放热率54-56
- 4.2.1 供油时刻对放热率的影响54-55
- 4.2.2 压缩比对放热率的影响55-56
- 4.3 燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期56-59
- 4.3.1 供油时刻对燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期的影响56-58
- 4.3.2 压缩比对燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期的影响58-59
- 4.4 循环变动特性59-63
- 4.4.1 供油时刻对循环变动特性的影响59-61
- 4.4.2 压缩比对循环变动特性的影响61-63
- 4.5 排放特性63-68
- 4.5.1 供油时刻对排放的影响63-66
- 4.5.2 压缩比对排放的影响66-68
- 4.6 本章小结68-71
- 第五章 EGR和DOC对燃烧和排放的影响71-85
- 5.1 EGR率计算71-72
- 5.2 柴油机排气后处理72
- 5.3 EGR率对缸压、压力升高率的影响72-74
- 5.4 EGR率对放热率的影响74-75
- 5.5 EGR率对燃烧始点、滞燃期和燃烧持续期的影响75-76
- 5.6 循环变动特性76-78
- 5.7 排放特性78-81
- 5.7.1 EGR率对排放的影响78-80
- 5.7.2 DOC对排放的影响80-81
- 5.8 EGR率对混合燃料经济性的影响81-82
- 5.9 本章小结82-85
- 第六章 总结与展望85-87
- 6.1 全文总结85-86
- 6.2 研究展望86-87
- 参考文献87-91
- 致谢91-93
- 攻读硕士学位期间发表的学术论文93
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，本文编号：907516
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