生物质燃料发动机低温预混燃烧的燃烧与排放特性研究

发布时间：2017-10-06 01:08

  本文关键词：生物质燃料发动机低温预混燃烧的燃烧与排放特性研究

  更多相关文章： 生物柴油 低温预混合燃烧 喷油规律 排放 粒径分布

【摘要】：生物质燃料作为一种有潜力的清洁可再生能源吸引了广泛的注意。由于大部分生物柴油与传统柴油物性参数相似,所以可以在现代直喷柴油机上直接应用,研究表明采用生物柴油可以有效的降低发动机的污染物排放及温室气体的产量,还可以缓解日益严峻的能源危机。预混合进气压燃(PCCI)燃烧模式作为一种同时减少碳烟和NOx排放的新型燃烧技术,越来越受到重视,低温预混燃烧是这一类燃烧技术的主要特征,能够同时减少NOX和碳烟的排放,但生物质燃料在低温预混燃烧模式下的特性依然有待于进一步探索。因此,本文将以上两种方式结合起来,在一台电控高压共轨型涡轮增压柴油机上采用生物质燃料实现低温预混燃烧模式,并研究其燃烧与排放特征。本文主要针对不同喷油时刻、喷油压力、燃料种类(大豆生物柴油和昆虫生物柴油)及掺混比例,研究生物柴油实现低温预混合燃烧时的性能与排放,并与常规燃烧方式进行比较。结果表明,低负荷下,早喷与晚喷均能实现低温预混合燃烧,滞燃期明显延长,放热率峰值升高。早喷与晚喷均能减少烟度,但是早喷时NO排放增加,而晚喷时NO排放则会降低。昆虫生物柴油的NO排放比大豆生物柴油高,但是烟度更低。增大喷油压力能够增加预混合燃烧的比例,使燃烧始点提前,同时能够降低烟度,但是NO排放会增加。负荷增大之后,扩散燃烧比例增加,不易实现低温预混合燃烧。本文还研究了多次喷射对生物柴油燃烧和排放的影响,采用不同的主后喷间隔角及不同的后喷油量。结果表明,后喷能够降低烟度,对NO排放的影响不大。相比于主后喷间隔角,后喷油量对排放的影响更明显。最后,本文使用DLPI(Dekati#174;Low Pressure Impactor,低压撞击器)对尾气中的颗粒物进行了质量-尺寸分布研究,测量试验中搭建了采样系统,并确定了合适的稀释比及采样时间。结果表明,早喷和晚喷能够减少颗粒物总质量,但是对颗粒物的质量-尺寸分布形态影响不大;后喷的加入也能减少颗粒物总质量,而且会使颗粒物质量-尺寸分布向较大粒径方向偏移。
【关键词】：生物柴油 低温预混合燃烧 喷油规律 排放 粒径分布
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-23
• 1.1 选题背景8-10
• 1.2 传统柴油机燃烧10-12
• 1.3 低温预混合燃烧12-15
• 1.4 生物柴油15-21
• 1.5 生物柴油的低温预混合燃烧21-22
• 1.6 研究工作目标和内容22-23
• 2 试验装置条件与试验用生物燃料性质23-34
• 2.1 试验台架概述23-25
• 2.2 试验仪器25-28
• 2.3 发动机尾气测量仪器28-30
• 2.4 试验用生物燃料的制取及性质30-34
• 3 基于单次喷射策略的生物柴油发动机低温预混合燃烧34-54
• 3.1 前言34
• 3.2 试验方案34-35
• 3.3 燃烧放热特性分析35-42
• 3.4 污染物排放特性42-49
• 3.5 经济性分析49-53
• 3.6 本章小结53-54
• 4 后喷对燃烧排放的影响54-62
• 4.1 前言54
• 4.2 试验方案54-55
• 4.3 主后喷间隔角的影响55-58
• 4.4 后喷油量的影响58-61
• 4.5 本章总结61-62
• 5 碳烟颗粒物的质量-粒径分布62-70
• 5.1 前言62-63
• 5.2 试验仪器及试验方案63-65
• 5.3 喷油正时的影响65-67
• 5.4 后喷的影响67-69
• 5.5 本章总结69-70
• 6 全文总结和展望70-72
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78

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