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直喷式柴油机燃用甲醇-二甲醚混合燃料排放特性的研究

作　者: 向晋华
导　师: 杨庆佛
学　校: 太原理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 混合燃料甲醇二甲醚排放特性外特性负荷特性
分类号: TK421.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 151次
引　用: 2次
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内容摘要

本文首先分析了国内外的能源状况和机动车辆用油情况及其造成的环境污染问题，说明了利用甲醇、二甲醚替代石油基燃料的可行性和甲醇、二甲醚在国内外的研究现状，然后总结了甲醇、二甲醚在内燃机中应用的技术途径和方法及其优缺点，讲述了机动车有害排放物的危害、成因及其控制措施。最后采用了将甲醇和二甲醚混合后喷入缸内燃烧的方案，开展了相关的发动机试验研究及理论分析。本研究在不改变原柴油机基本结构的基础上，在发动机的进气管与空气滤清器之间安装了一套进气加热系统，并对低压油路进行改造，实现了在柴油机上以二甲醚作为点火促进剂引燃甲醇的燃烧方式。试验表明系统工作可靠，结构简单、成本低、操作方便。在1110TD二甲醚引燃甲醇的混合燃料发动机试验台架上，开展了甲醇和二甲醚的混合比例、供油提前角和进气温度对发动机的动力性、经济性以及排放特性的影响的试验。结果表明，DM90、DM80双燃料发动机在喷油提前角为14.6°CA时，功率达到最大值。由此，后续对排放特性的研究也以功率最大为基础。混合燃料发动机CO的排放量比原柴油机平均下降98.2％，在喷油提前角为17.2°CA时，CO的排放量最低。且随着进气温度的上升及负荷的加大，CO的排放量逐渐降低。当进气温度过高时，由于进气充量的减少，发动机的功率明显下降，排放也随之恶化。甲醇含量的增加会导致CO的排放量升高；除了在喷油提前角迟于17.2°CA，且在高速高负荷时，混合燃料发动机的HC排放量急剧增加，远远高于原柴油机外，在其它任何工况下，HC的排放量都低于原柴油机，平

全文目录

第一章绪论  11-22
  1.1 选题背景  11-14
    1.1.1 能源紧张与环境污染概述  11-12
    1.1.2 醇醚是极具应用前景的代用燃料  12-14
  1.2 代用燃料甲醇和二甲醚的研究现状  14-20
    1.2.1 甲醇燃料的研究现状  14-18
    1.2.2 二甲醚燃料的研究现状  18-20
  1.3 课题意义及主要内容  20-22
第二章甲醇和二甲醚的基本特性及其应用  22-38
  2.1 甲醇的特点及其在柴油机上的应用  22-32
    2.1.1 甲醇简介  22-23
    2.1.2 甲醇燃料对发动机性能的影响  23-26
      2.1.2.1 化学成分及燃烧产物  23
      2.1.2.2 热值  23-24
      2.1.2.3 醇的沸点及蒸汽压  24
      2.1.2.4 辛烷值  24-25
      2.1.2.5 着火性能  25
      2.1.2.6 汽化潜热  25
      2.1.2.7 着火极限  25-26
      2.1.2.8 火焰传播速度  26
    2.1.3 甲醇燃料的优缺点  26-27
    2.1.4 甲醇在柴油机上的应用  27-32
      2.1.4.1 乳化液法  27-28
      2.1.4.2 助燃法  28-30
      2.1.4.3 柴油引燃法  30-31
      2.1.4.4 十六烷值升高剂法  31-32
  2.2 二甲醚的特点及其在柴油机上的应用  32-35
    2.2.1 二甲醚简介  32-33
    2.2.2 二甲醚在柴油机上的应用  33-35
      2.2.2.1 气阻  33
      2.2.2.2 泄漏  33-34
      2.2.2.3 润滑  34-35
    2.2.3 二甲醚发动机的性能  35
  2.3 甲醇与二甲醚发动机  35-38
第三章有害排放物的危害、成因及其控制措施  38-54
  3.1 内燃机排放的主要污染物对人体和环境的危害  39-41
    3.1.1 一氧化碳  39
    3.1.2 碳氢化合物  39-40
    3.1.3 氮氧化物  40
    3.1.4 臭氧和其他光化氧化剂  40
    3.1.5 硫化物  40-41
    3.1.6 微粒  41
  3.2 污染物的生成机理和影响因素  41-49
    3.2.1 一氧化碳  41-42
      3.2.1.1 化学反应机理  41-42
      3.2.1.2 柴油机CO排放  42
    3.2.2 未燃碳氢化合物  42-45
      3.2.2.1 生成各种未完全燃烧HC的化学机理  42-43
      3.2.2.2 柴油机HC排放  43-45
    3.2.3 氮氧化物  45-48
      3.2.3.1 生成一氧化氮的化学反应动力学  45-47
      3.2.3.2 二氧化氮的生成  47
      3.2.3.3 柴油机氮氧化物的排放  47-48
    3.2.4 微粒  48-49
      3.2.4.1 排气微粒的理化特性  48-49
      3.2.4.2 烟粒的生成机理  49
  3.3 压燃式内燃机排放的控制措施  49-51
    3.3.1 低排放燃烧室设计  50
    3.3.2 低排放燃油喷射系统  50
    3.3.3 气流组织和多气门技术  50-51
  3.4 在内燃机中掺烧或燃用甲醇时,甲醛及甲醇排放物  51-54
    3.4.1 甲醛  51-52
    3.4.2 未燃燃料(UBF)  52-54
第四章试验装置及试验结论  54-70
  4.1 试验装置及设备  54-56
  4.2 实验结论及分析  56-70
    4.2.1 喷油提前角对动力性的影响  56-57
    4.2.2 混合燃料发动机的排放特性  57-70
      4.2.2.1 CO排放  57-61
      4.2.2.2 HC排放  61-65
      4.2.2.3 NO_x排放  65-69
      4.2.2.4 烟度  69-70
第五章全文工作总结及展望  70-72
  5.1 全文总结  70-71
  5.2 工作展望  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文  77

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