本文關(guān)鍵詞：二甲醚—乙醇混合燃料預(yù)混燃燒的研究

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【摘要】：二甲醚作為一種煤基替代燃料,對于緩解我國石油資源緊缺、保障國家能源安全及實現(xiàn)經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時,根據(jù)燃料設(shè)計理念,乙醇低十六烷值和高汽化潛熱的特點,有利于實現(xiàn)二甲醚-乙醇混合燃料的預(yù)混合燃燒,降低尾氣排放,有效緩解城市的空氣污染。本文以一臺電控增壓二甲醚發(fā)動機為研究對象,研究了乙醇含量對二甲醚發(fā)動機燃燒特性的影響,并采用噴射策略和廢氣再循環(huán)(EGR)實現(xiàn)了二甲醚-乙醇混合燃料的預(yù)混合燃燒。搭建了一套電控增壓二甲醚發(fā)動機試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)主要包括一臺直列六缸四沖程直噴電控增壓二甲醚發(fā)動機、電渦流測控機、燃燒分析儀、發(fā)動機尾氣測試系統(tǒng)、電子天平等�？疾炝瞬煌D(zhuǎn)速、負荷下,乙醇含量對二甲醚發(fā)動機燃燒特性的影響,研究結(jié)果表明:隨著轉(zhuǎn)速和負荷的增大,各燃料的燃燒逐漸向擴散燃燒發(fā)展�；旌弦掖�,燃燒向預(yù)混燃燒發(fā)展;但隨著負荷的增大,乙醇的作用逐漸減弱。與純二甲醚相比,二甲醚-乙醇混合燃料的最大壓力升高率增加明顯,這限制了乙醇的混合比例。相較于純二甲醚,二甲醚-乙醇混合燃料不僅同樣實現(xiàn)了無煙燃燒,還有助于降低NOx排放;隨著負荷的增大,NOx降低幅度增大,最大降幅達到20.3%;但混合燃料的HC、CO排放和有效燃油消耗率有所上升。采用多段噴射策略,考察了主噴時刻、預(yù)噴時刻和預(yù)噴量對二甲醚-乙醇混合燃料燃燒和排放特性的影響,研究結(jié)果表明:主噴時刻推遲,缸內(nèi)壓力曲線從單峰向雙峰轉(zhuǎn)變,NOx排放明顯降低,HC和CO排放,有效燃油消耗率和排溫有所升高。隨著主噴時刻的推遲,乙醇對降低NOx排放的作用更加顯著,但過度推遲主噴時刻會導(dǎo)致燃燒惡化。采用預(yù)噴策略實現(xiàn)三階段放熱:預(yù)噴燃料的低溫反應(yīng),預(yù)噴燃料的高溫反應(yīng)和主噴燃料的擴散燃燒。預(yù)噴燃料發(fā)生了預(yù)混燃燒,有利于降低NOx排放。NOx排放隨預(yù)噴時刻先下降后上升,隨預(yù)噴量先快速下降后基本保持不變,這說明存在一個最佳的噴射策略使NOx排放最低。不同噴射策略下,相較于純二甲醚,混合燃料都有利于降低NOx排放,但最大壓力升高率普遍較高,HC和CO排放上升。研究了廢氣再循環(huán)對二甲醚-乙醇混合燃料預(yù)混燃燒的影響,研究結(jié)果表明:隨著EGR率的增大,缸內(nèi)燃燒壓力降低,預(yù)混燃燒比例增大,減小了NOx排放,但最大壓力升高率,HC、CO排放和有效燃油消耗率有所增大。通過結(jié)合燃料設(shè)計、噴射策略和廢氣再循環(huán)實現(xiàn)了二甲醚-乙醇混合燃料的預(yù)混合燃燒,此時NOx排放均低于100 ppm。乙醇含量越大,實現(xiàn)預(yù)混合燃燒所需要的EGR率越小。
【關(guān)鍵詞】：二甲醚-乙醇混合燃料 電控二甲醚發(fā)動機 預(yù)混燃燒 噴射策略 燃料設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK16
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 符號和縮寫8-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-13
• 1.2 柴油機代用燃料及其研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 柴油機預(yù)混燃燒模式與擴散燃燒模式比較17-19
• 1.4 二甲醚混燃醇類燃料的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 試驗系統(tǒng)、試驗燃料與試驗方法23-31
• 2.1 概述23
• 2.2 二甲醚發(fā)動機試驗系統(tǒng)23-26
• 2.3 試驗燃料26-27
• 2.4 試驗方法27-28
• 2.5 重要參數(shù)定義28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 乙醇含量對二甲醚發(fā)動機燃燒的影響31-43
• 3.0 概述31
• 3.1 發(fā)動機燃燒試驗方案31
• 3.2 對燃燒特性的影響31-37
• 3.3 對排放特性的影響37-40
• 3.4 對性能的影響40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第四章 噴射策略對二甲醚-乙醇混合燃料預(yù)混燃燒的影響43-68
• 4.1 概述43
• 4.2 主噴時刻對燃燒的影響43-52
• 4.2.1 對燃燒特性的影響43-49
• 4.2.2 對排放特性的影響49-51
• 4.2.3 對性能的影響51-52
• 4.3 預(yù)噴時刻對燃燒的影響52-59
• 4.3.1 對燃燒特性的影響53-56
• 4.3.2 對排放特性的影響56-58
• 4.3.3 對性能的影響58-59
• 4.4 預(yù)噴量對燃燒的影響59-66
• 4.4.1 對燃燒特性的影響59-64
• 4.4.2 對排放特性的影響64-66
• 4.4.3 對性能的影響66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第五章 EGR率對二甲醚-乙醇混合燃料預(yù)混燃燒的影響68-77
• 5.1 引言68
• 5.2 對燃燒特性的影響68-71
• 5.3 對排放特性的影響71-73
• 5.4 對性能的影響73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 第六章 全文總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文86-88

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本文編號：657251