【摘要】：科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步推進(jìn)著我國煤化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,許多煤炭企業(yè)投身于煤炭制取液態(tài)清潔燃料的工作中,煤炭液化后的產(chǎn)物十分豐富,F-T柴油就是煤炭液化的產(chǎn)物之一,而且F-T柴油可以直接運用于柴油機(jī)。F-T柴油的十六烷值、c(H)/c(C)等都遠(yuǎn)高于0#柴油,有利于降低NO_X和碳煙排放,為了進(jìn)一步降低F-T柴油的排放,以滿足日益嚴(yán)苛的排放法規(guī),本文將F-T柴油燃用于一臺高壓共軌柴油機(jī),改變高壓共軌柴油機(jī)噴油參數(shù)(噴油壓力、主噴提前角、預(yù)噴提前角、預(yù)噴脈寬)并進(jìn)行相關(guān)臺架試驗,嘗試通過調(diào)整柴油機(jī)噴油參數(shù)以達(dá)到減少排放的目的。本文進(jìn)行了以下的研究探討:當(dāng)噴油壓力由97MPa升至142MPa,缸內(nèi)燃燒特性參數(shù)均得到不同程度的提高,使缸內(nèi)混合氣的混合程度更加充分,改善燃燒情況,F-T柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性能先升高后降低,碳煙、CO和HC的排放量降低,NO_X的排放量增加,這主要與噴油壓力的加大、燃料霧化燃燒情況變好密切相關(guān),可以獲得更高的能量,同時也使主要污染排放物減少。當(dāng)主噴提前角由1.8°CA BTDC提前至10.8°CA BTDC,缸內(nèi)壓力、缸內(nèi)壓力升高率和缸內(nèi)溫度均有所提高,瞬時放熱率有小幅度下降,且各個燃燒參數(shù)的峰值相位都有所提前,這與主噴提前角增大使燃燒過程中滯燃期延長有關(guān);F-T柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性都有所提升,碳煙、HC、CO的排放量分別降低39.63%、81.43%、34.7%,NO_X的排放量增加90%以上,提前噴油使混合燃料混合更加均勻,獲得更高的缸內(nèi)溫度,進(jìn)而使燃燒更加充分,大部分的污染排放物的排放量下降,NO_X則因為缸內(nèi)溫度的升高,排放量增加。當(dāng)預(yù)噴提前角由15.7°CA BTDC增大至30°CA BTDC,缸內(nèi)壓力峰值、缸內(nèi)壓力升高率峰值和缸內(nèi)溫度減小,預(yù)噴階段的瞬時放熱率峰值減小,而主噴階段其峰值增加;F-T柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性有所下降,碳煙、NO_X的排放量降低8%和30.08%,HC、CO的排放量稍有增加,主預(yù)噴間隔的增加,導(dǎo)致燃燒相位距離上止點較遠(yuǎn),給壓縮行程帶來阻力,經(jīng)濟(jì)性下降,NO_X排放下降與缸內(nèi)溫度下降有關(guān),加大主預(yù)噴間隔也使可燃混合氣的形成更加均勻且稀薄,降低了碳煙排放量,但卻增加了CO和HC的排放。當(dāng)預(yù)噴脈寬由283μs增加到362μs,缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)壓力升高率都得到提升,預(yù)噴階段瞬時放熱率和缸內(nèi)溫度逐漸升高,主噴階段瞬時放熱率和缸內(nèi)溫度逐漸下降,增加預(yù)噴油量可獲得更多熱量;F-T柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性有小幅度的下降,碳煙、NO_X和HC排放量分別增多8%、23.54%和93.9%,CO排放量降低12.32%。采用統(tǒng)計學(xué)理論中的雙因素方差分析方法就二者對主要排放物的影響進(jìn)行了研究,定性分析了影響的程度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴油壓力和主噴提前角對于NO_X排放和碳煙排放來說具有一定影響,改變主噴提前角對NO_X排放影響較大,改變噴油壓力對碳煙排放影響較大。最后選取了四個噴油參數(shù)的優(yōu)化點,并在柴油機(jī)上進(jìn)行試驗,發(fā)現(xiàn)綜合優(yōu)化后的NO_X和碳煙得到了較大的改善,所以可以得出結(jié)論,優(yōu)化噴油參數(shù)對改善主要排放污染物的排放情況具有一定效果。因此,對燃用F-T柴油的發(fā)動機(jī)可以根據(jù)工況要求及時調(diào)整發(fā)動機(jī)噴油參數(shù)以減少其污染排放物,適當(dāng)調(diào)整發(fā)動機(jī)噴油參數(shù)是解決柴油機(jī)排放問題的有效措施之一。
【圖文】：

燃油中芳香烴含量的升高還會使 HC、NOX和 CO 生成量增加[30]。因此芳香的含量是評價燃油好壞的重要因素之一。相比于傳統(tǒng)柴油，F(xiàn)-T 柴油芳香烴的含量極，幾乎可以忽略不計，所以排放也更加清潔。但是芳香烴含量太低導(dǎo)致燃油的體積彈模量很小，容易造成高壓油泵和噴油器漏油。(4) 粘度和潤滑性：燃油粘度的大小對發(fā)動機(jī)性能也有著十分重要的影響，比如燃噴射系統(tǒng)的潤滑特性和噴油器的噴霧特性都與它有關(guān)。粘度低的燃油，噴出時形成的滴比較小，更容易形成均勻的混合氣，燃油霧化好，對燃燒過程起到了優(yōu)化作用，天大學(xué)的劉立東等人對 0#柴油和 F-T 柴油的噴霧特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn) F-T 柴油在噴射程中更加容易破碎，霧化效果更好，所以在噴射向前時的阻力大，其噴射貫穿距離也[31]。F-T 的低含硫量導(dǎo)致其自潤滑性較差[32]，，對供油系統(tǒng)的磨損較大。如圖 1-1 所示是由 SV-10A 正弦波振動式粘度計測得的 0#柴油和 F-T 柴油的動力粘與溫度的關(guān)系曲線，從圖中可以看出，溫度升高，燃料的動力粘度降低，且 F-T 柴油動力粘度遠(yuǎn)低于 0#柴油。

圖 2-1 臺架測試系統(tǒng)布置圖Fig. 2-1Bench test system layout驗用柴油機(jī)試驗使用的發(fā)動機(jī)是云南昆明云內(nèi)動力股份有限公司生產(chǎn)的 YN33CRD1柴油機(jī)，其主要參數(shù)如下表 2-1 所示。表 2-1 YN33CRD1 柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)Tab.2-1 YN33CRD1 Engine Specifications型號 YN33CRD1缸徑/mm 100行程/mm 105氣缸數(shù) 4燃燒室型式 ω型燃燒室活塞總排量/ L 3.298壓縮比 17.5標(biāo)定功率/ kW 85標(biāo)定轉(zhuǎn)速/r·min-13200
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK421.5

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本文編號：2654638