農(nóng)用柴油機(jī)清潔燃燒的燃燒排放性能試驗(yàn)研究

【摘要】：柴油機(jī)碳煙和氮氧化物等有害物排放是制約柴油機(jī)發(fā)展的重要因素。對(duì)于農(nóng)用柴油機(jī),從經(jīng)濟(jì)性考慮出發(fā),不宜將車用柴油機(jī)排放控制后處理裝置運(yùn)用到農(nóng)用柴油機(jī)上。本文從燃燒本質(zhì)出發(fā),通過(guò)燃油改質(zhì)和燃燒室設(shè)計(jì)兩種方案,進(jìn)行農(nóng)用柴油機(jī)清潔燃燒的燃燒排放性能試驗(yàn)研究。 燃油改質(zhì)方案擬通過(guò)柴油摻燒含氧燃料改善柴油機(jī)的燃燒排放。農(nóng)用柴油機(jī)摻燒醇類燃料燃燒排放性能的對(duì)比試驗(yàn)研究結(jié)果表明,與純柴油相比,正丁醇柴油和乙醇柴油的滯燃期較長(zhǎng),最大放熱率峰值升高,最大爆發(fā)壓力推遲。中等轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí),正丁醇柴油和乙醇柴油的動(dòng)力性優(yōu)于純柴油,高轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí),正丁醇柴油和乙醇柴油與純柴油動(dòng)力相當(dāng)。正丁醇柴油比乙醇柴油經(jīng)濟(jì)性要好。正丁醇柴油的NOx排放大多數(shù)工況下低于純柴油且降低效果較乙醇柴油更為明顯,而乙醇柴油在標(biāo)定轉(zhuǎn)速中高負(fù)荷工況時(shí)NOx排放高于純柴油。醇類柴油的Soot排放比純柴油降低,正丁醇柴油相對(duì)于乙醇柴油抑制碳煙生成的工況點(diǎn)更多,在標(biāo)定點(diǎn)的Soot可降低60%。 燃燒室設(shè)計(jì)方案擬通過(guò)直噴燃燒室主副燃燒室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使直噴燃燒室具有渦流燃燒室的優(yōu)良排放。本文開展了新設(shè)計(jì)的B、C、D三種燃燒室與原機(jī)燃燒室A進(jìn)行燃燒排放性能試驗(yàn)研究。在活塞頂部新設(shè)計(jì)燃燒室分為主室和圓弧副室,圓弧副室位于主室旁邊,有縮口與主室相通。新燃燒室的壓縮比、主副室體積比、縮口尺寸、圓弧副室布置的角度對(duì)燃燒有明顯影響。D燃燒室壓縮比過(guò)大,燃燒惡化,啟動(dòng)困難。B燃燒室圓弧副室中心線與噴油器噴射流的中心線不對(duì)正,主副室體積比較小,著火提前明顯,壓力升高率大,經(jīng)濟(jì)性差,Soot排放明顯增加。C燃燒室設(shè)計(jì)的壓縮比、主副室體積比、縮口尺寸、圓弧副室布置的角度匹配較好。在壓縮行程時(shí),壓入圓弧副室的空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng),促使噴入圓弧副室中的燃油與空氣混合并噴出到主室,加強(qiáng)主室油氣混合,與原機(jī)相比較早滿足著火條件,著火提前,膨脹行程由于圓弧副室縮口的作用使之繼續(xù)產(chǎn)生強(qiáng)流場(chǎng),擴(kuò)散燃燒迅速,高溫區(qū)域面增大,最高燃燒溫度下降。這使得C燃燒室啟動(dòng)性能較好,在中小負(fù)荷工況能夠穩(wěn)定達(dá)到原機(jī)動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)水平,在標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況下Soot排放降低顯著。 上述研究表明,采用燃油改質(zhì)方案,與燃用純柴油相比,各種運(yùn)行工況下柴油摻燒小比例醇類燃料性能改善明顯,而作為柴油機(jī)的醇類替代燃料,正丁醇柴油燃燒排放性能優(yōu)于乙醇柴油。采用燃燒室設(shè)計(jì)方案,NOx與Soot存在Trade-off關(guān)系,在中小負(fù)荷工況動(dòng)力穩(wěn)定,與原機(jī)相比標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況下Soot改善明顯,如要全面提升新燃燒室的性能,燃燒系統(tǒng)需要進(jìn)一步優(yōu)化。本文的試驗(yàn)研究對(duì)于柴油清潔燃燒以達(dá)到節(jié)能減排目的有一定的指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 醇類燃料 燃燒室 燃燒 排放
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK427
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 引言12
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)清潔燃燒研究12-21
• 1.2.1 燃料研究進(jìn)展13-17
• 1.2.2 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)清潔燃燒研究進(jìn)展17-19
• 1.2.3 后處理技術(shù)研究進(jìn)展19-21
• 1.3 含氧燃料研究現(xiàn)狀21-27
• 1.3.1 甲醇研究發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 乙醇研究發(fā)展現(xiàn)狀22-23
• 1.3.3 正丁醇研究發(fā)展現(xiàn)狀23-26
• 1.3.4 生物柴油研究發(fā)展現(xiàn)狀26-27
• 1.4 本課題研究的意義及內(nèi)容27-29
• 1.4.1 課題研究的意義27
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容27-29
• 第二章 試驗(yàn)儀器設(shè)備及試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介29-39
• 2.1 試驗(yàn)裝置及儀器設(shè)備29-31
• 2.1.1 試驗(yàn)裝置29
• 2.1.2 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)29-30
• 2.1.3 試驗(yàn)主要儀器設(shè)備30-31
• 2.2 主要試驗(yàn)儀器使用方法31-35
• 2.2.1 排放分析儀(AVL DiGas 4000light)使用說(shuō)明31
• 2.2.2 AVL DiSmoke 4000不透光煙度計(jì)的安裝及使用31-32
• 2.2.3 燃燒分析儀簡(jiǎn)介32-35
• 2.3 壓力傳感器35-37
• 2.3.1 壓力傳感器相關(guān)零部件的安裝36-37
• 2.4 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)37-38
• 2.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容37-38
• 2.4.2 試驗(yàn)方法38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 柴油機(jī)摻燒正丁醇柴油的試驗(yàn)研究39-51
• 3.1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法39-40
• 3.2 燃料的物化性質(zhì)40-41
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析41-49
• 3.3.1 燃燒放熱規(guī)律性能分析41-44
• 3.3.2 經(jīng)濟(jì)性分析44-46
• 3.3.3 NO_x排放46-47
• 3.3.4 Soot排放47-48
• 3.3.5 HC排放48-49
• 3.3.6 CO_2排放49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 不同燃燒室結(jié)構(gòu)的柴油機(jī)摻燒正丁醇柴油的試驗(yàn)研究51-72
• 4.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>53-56
• 4.1.1 幾種燃燒室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)55
• 4.1.2 燃燒室加工制作55-56
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析56-62
• 4.2.1 壓力和放熱規(guī)律分析56-58
• 4.2.2 壓力升高率58-60
• 4.2.3 經(jīng)濟(jì)性分析60-61
• 4.2.4 NO_x排放分析61-62
• 4.2.5 Soot排放分析62
• 4.3 噴油正時(shí)C燃燒室柴油機(jī)燃燒的影響62-66
• 4.3.1 燃燒放熱規(guī)律分析63-65
• 4.3.2 壓力升高率分析65-66
• 4.4 C燃燒室柴油摻燒正丁醇研究66-71
• 4.4.1 試驗(yàn)方案66-67
• 4.4.2 燃燒放熱規(guī)律分析67-69
• 4.4.3 經(jīng)濟(jì)性分析69
• 4.4.4 NO_x排放分析69-70
• 4.4.5 Soot排放分析70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-74
• 5.1 總結(jié)72-73
• 5.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況80

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