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DME/甲醇组合燃料HCCI燃烧和排放特性的试验研究

作　者: 陈涌填
导　师: 张煜盛
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 均质压燃二甲醚甲醇燃烧非常规排放
分类号: TK407.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 57次
引　用: 3次
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内容摘要

随着能源和环境问题的日益严峻,人们越来越重视非石油基的代用燃料开发。二甲醚(DME)和甲醇都是含氧的清洁燃料,其来源广泛,有优越的燃烧和排放性能,被认为是最有发展前景的两种发动机代用燃料。均质充量压缩燃烧(HCCI)相比传统的燃烧方式,具有潜在的更低的NOX排放性能和更高的热效率。但HCCI燃烧受失火和爆震的限制,稳定运行的工况负荷范围较窄,且着火点难以精确控制。采用调节不同着火性质的燃料混合比来控制HCCI的着火过程是一个行之有效的方法。基于这一学术思想,本文采用DME/甲醇双燃料组合燃烧的方法来控制HCCI的着火,拓宽HCCI的工况范围。本文以ZS195直喷式柴油机为原型机,将其改造为双燃料进气道喷射发动机,并自行研发了一套甲醇电控喷油装置,搭建了DME/甲醇双燃料HCCI燃烧的专用试验台架。通过调节甲醇、DME的喷油量和采取进气加温措施,解决了进气道喷射的甲醇难以全部蒸发气化的问题,实现了HCCI发动机不同燃料混合比均质混合气的制备。在此基础上,开展了不同DME/甲醇燃料混合比、不同进气温度下,变转速和变负荷工况DME/甲醇组合燃料HCCI发动机燃烧性能和常规排放特性的试验,并利用气相色谱和傅里叶红外光谱分析技术对其非常规排放物,如甲醛、乙醛、甲醇、甲酸甲酯等进行了检测分析。为了加深对DME/甲醇双燃料HCCI燃烧特性的理解,利用自编的DME/甲醇组合燃料HCCI发动机的放热率计算程序,对试验结果进行了计算分析。研究结果表明,采用DME/甲醇组合燃烧的方式可以有效拓宽HCCI的工况范围,随着甲醇喷油量的增加,发动机的最大输出功率增大,HC、CO的排放增加,NOX的排放减少,甲醛、乙醛、甲醇、甲酸甲酯和DME的排放都有所增加;随着发动机负荷的增加,HC、CO的排放降低,NOX的排放略微增加,甲醛的排放增加,乙醛、甲醇、和DME的排放减少,甲酸甲酯的排放先减少后增加;随着进气温度的提高,HC和CO的排放降低,NO_X和甲醛的排放增加,乙醛、甲醇、甲酸甲酯和DME的排放均降低。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 引言  8-11
  1.2 DME 和甲醇理化性质  11-13
  1.3 新一代燃烧理论研究进展  13-14
  1.4 DME/甲醇HCCI 发动机研究现状  14-16
  1.5 DME/甲醇HCCI 发动机的非常规排放物  16-17
  1.6 本课题的研究意义和主要工作  17-18
2 DME/甲醇发动机性能与排放试验装置及检测方法  18-40
  2.1 试验装置与方法  18-19
  2.2 发动机试验台测试装置  19-25
  2.3 非常规污染物的检测装置和方法  25-31
  2.4 研究方法  31-38
  2.5 试验方案设计  38-39
  2.6 本章小结  39-40
3 不同燃料混合比对发动机性能和排放的影响  40-58
  3.1 不同燃料混合比对燃烧的影响  40-46
  3.2 不同燃料混合比对能量消耗率的影响  46-52
  3.4 不同燃料混合比对发动机非常规排放的影响  52-56
  3.5 本章小结  56-58
4 不同进气温度对发动机性能和排放的影响  58-70
  4.1 不同进气温度对燃烧的影响  58-60
  4.2 不同进气温度对能量消耗率的影响  60-61
  4.3 不同进气温度对发动机常规排放的影响  61-64
  4.4 不同进气温度对发动机非常规排放的影响  64-68
  4.5 本章小结  68-70
5 全文工作总结及展望  70-72
  5.1 全文工作总结  70-71
  5.2 今后工作展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76

DME/甲醇组合燃料HCCI燃烧和排放特性的试验研究

内容摘要

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