【摘要】：在能源危機(jī)和環(huán)境污染的大背景下,尋找可再生的清潔能源十分重要,正丁醇作為一種可通過(guò)發(fā)酵方法制得的生物質(zhì)燃料,由于分子中氧成分對(duì)燃燒有促進(jìn)作用,可作為汽油的替代燃料應(yīng)用于汽車(chē)上。本文利用汽油和正丁醇采用不同的混合方式研究對(duì)微粒排放的影響。試驗(yàn)可分成兩部分:燃料的單一噴射(混合燃料直噴GNDI)和燃料的雙噴射(汽油氣道噴射、正丁醇直噴G-Nx DI和正丁醇?xì)獾绹娚�、汽油直噴N-Gx DI),燃料單一噴射采用體積比進(jìn)行燃料混合,雙噴射采用能量比進(jìn)行燃料混合,涉及到的試驗(yàn)變量有摻醇比NBr、λ、點(diǎn)火提前角、噴射時(shí)刻、噴射壓力、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷,微粒排放的衡量指標(biāo)有微粒質(zhì)量濃度PM,微粒數(shù)量濃度PN及其粒徑分布,現(xiàn)對(duì)工作進(jìn)行總結(jié)如下:第一部分內(nèi)容研究混合燃料的單一噴射,首先,對(duì)體積比的混合方式進(jìn)行了理論放熱量分析,發(fā)現(xiàn)隨摻醇比的增加,每循環(huán)理論放熱量不斷降低,NDI噴射方式較GDI最多理論放熱量降低0.83%;然而λ=1的試驗(yàn)結(jié)果表明,缸壓和IMEP均隨摻醇比的增加先增加后降低,20%的摻醇比具有最大的IMEP值,較GDI可提高0.28%,以下為試驗(yàn)所獲得的關(guān)于微粒的試驗(yàn)結(jié)論:(1)在同樣的摻醇比下,隨λ的增加,微粒從積聚態(tài)向核模態(tài)轉(zhuǎn)變,PN總表現(xiàn)為先減少后增加的變化趨勢(shì),存在最佳的λ使得PN最少,并隨摻醇比的增加最佳λ降低,在1.0-1.1之間;當(dāng)λ為0.9或1時(shí),PN隨摻醇比的增加先減少后增加,存在最佳摻醇比使得PN最低,但當(dāng)λ高于1時(shí),PN隨λ增加不斷增加;隨著點(diǎn)火提前角的增加,微粒從核模態(tài)向積聚態(tài)轉(zhuǎn)變,GDI的PN不斷增加,N_(20)DI的PN先減少后增加,其他NxDI的微粒由于核模態(tài)微粒降低明顯使得PN不斷減少;(2)在同樣的摻醇比下,隨著轉(zhuǎn)速的增加,微粒從核模態(tài)向積聚態(tài)轉(zhuǎn)變,PN在不同的摻醇比下均表現(xiàn)為先減少后增加的變化趨勢(shì),存在最佳的轉(zhuǎn)速使得PN最低,但不同摻混比下最佳轉(zhuǎn)速不同;隨負(fù)荷增加,微粒從核模態(tài)向積聚態(tài)轉(zhuǎn)變,PN隨負(fù)荷增加先減少后增加,總是存在最佳負(fù)荷使得PN最低,最佳負(fù)荷隨摻醇比的增加不斷增加;(3)在同樣的摻醇比下,隨噴射時(shí)刻的提前,微粒從積聚態(tài)向核模態(tài)轉(zhuǎn)變,PN在不同的摻醇比下均隨噴射時(shí)刻的提前先減少后增加,存在最佳的噴射時(shí)刻使得PN最低,最佳噴射時(shí)刻在90o-105oCA BTDC之間,且隨著摻醇比的增加,最佳噴射時(shí)刻推遲;隨著噴射壓力的升高,微粒從積聚態(tài)向核模態(tài)轉(zhuǎn)變,GDI下的PN不斷降低;NDI下的PN不斷增加;在20%-80%摻醇比下,PN隨噴射壓力的升高先減少后增加,存在最佳的噴射壓力使得PN最低,同時(shí)隨著摻醇比的增加,最佳噴射壓力不斷降低;(4)在同樣的摻醇比下,PM隨λ的增加不斷降低,隨點(diǎn)火提前角的提前不斷增加;PM隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的增加不斷增加;PM隨噴射時(shí)刻的提前或噴射壓力的提高不斷降低;在不同的λ、點(diǎn)火提前角、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、噴射時(shí)刻和噴射壓力下,PM隨摻醇比的增加均表現(xiàn)為不斷降低的變化趨勢(shì);(5)PN在轉(zhuǎn)速為1000r/min、MAP=30kPa、噴射壓力高于7MPa或λ高于1工況條件下,當(dāng)其他變量保持不變時(shí),PN均隨摻混比的增加不斷增加;但在其他工況點(diǎn)下,即使在不同的點(diǎn)火提前角、λ、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、噴射時(shí)刻和噴射壓力下,PN隨摻醇比的增加均表現(xiàn)為先減少后增加的變化趨勢(shì),存在最佳摻醇比在20%-40%之間,大摻醇比下PN增加明顯,所以在汽油中添加20%-40%的正丁醇對(duì)降低PN,PM均有顯著效果。第二部分研究雙燃料的雙噴射,兩種燃料按照不同的燃料直噴比例DIr、噴射方式進(jìn)行試驗(yàn),首先對(duì)能量比的摻混方式進(jìn)行能量誤差校驗(yàn),在可接受的范圍內(nèi),然后對(duì)微粒的PN、PM及其粒徑分布進(jìn)行分析,得到結(jié)論如下:在雙噴射中,隨DIr的增加,缸壓和IMEP不斷降低,PN先減少后增加,存在最佳的DIr使得PN最低,PM不斷增加;在考慮IMEP和微粒排放后,40%的DIr被認(rèn)為是最佳的直噴比例;雙噴射的微粒數(shù)量粒徑分布是不同的,隨DIr的增加,N-GxDI的粒徑分布從核模態(tài)向積聚態(tài)轉(zhuǎn)變,而G-Nx DI的粒徑分布由于燃料特性仍呈現(xiàn)核模態(tài)分布,并且在同樣的DIr下,N-GxDI總是有比G-NxDI更低的微粒數(shù)量排放;當(dāng)DIr低于60%時(shí),雙噴射的PM處于很低的水平,與GNDI相比幾乎可以忽略;當(dāng)DIr大于60%后,N-GxDI和G-Nx DI的PM迅速增加,但N-GxDI增加更加明顯,大約是G-NxDI的3倍。比較三種噴射方式,在同樣的DIr或NBr下,GNDI擁有最低IMEP,N-GxDI略高于GNDI,G-Nx DI擁有最高的IMEP值(除了在燃料摻混比為100%時(shí)),根據(jù)IMEP、PN和PM可知,N-GxDI在DIr為40%時(shí)被認(rèn)為是最佳,因?yàn)槠鋼碛凶畹偷奈⒘?shù)量排放,與GDI相比在λ=1時(shí),PN可降低51.07%,并且PM幾乎可以忽略,然而與GPI相比,這種噴射方式也不得不犧牲1%的IMEP值,但其IMEP值依舊高于GDI。
【圖文】：

圖 1.1 2012 年以來(lái)機(jī)動(dòng)車(chē)新注冊(cè)登記量半年變化情況表 1.1 主要國(guó)家和地區(qū)燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比2015 2020 2025年降幅-2020年降幅-2025

圖 1.2 汽車(chē)尾氣中微粒粒徑分布圖核模態(tài)微粒主要由初始碳粒、揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物、金屬鹽類(lèi)和含硫成。但核模態(tài)微粒不穩(wěn)定，容易受稀釋比、空氣干濕度、停留時(shí)間、溫度的變化積聚態(tài)微粒主要由混合氣在缸內(nèi)燃燒過(guò)程中形成的較大粒徑的初始碳粒以及吸附
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U464

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 奚務(wù)儉;黃慧;朱曉東;孫翔;;南京市PM_(2.5)污染源分析與控制對(duì)策研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2013年05期

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本文編號(hào)：2643958