甲醇-柴油混合燃料羰基排放物的形成及試驗(yàn)研究.pdf

1、我國石油資源嚴(yán)重短缺，甲醇作為可再生替代燃料受到了人們的廣泛關(guān)注，然而在柴油機(jī)上應(yīng)用甲醇燃料還有許多問題需要解決。燃用醇類燃料時(shí)，排氣中有未燃醇、醛酮、芳烴等非常規(guī)有害成分，為消除人們的顧慮，降低尾氣非常規(guī)排放對(duì)人體的危害，有必要研究摻醇發(fā)動(dòng)機(jī)的醛酮羰基排放特性及生成過程，從而制定科學(xué)的控制策略。
　　 試驗(yàn)使用自制的甲醇/柴油混合燃料，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)對(duì)尾氣非常規(guī)成分進(jìn)行采集，為此首先根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)計(jì)了采樣裝置。并用高效液相

2、色譜法對(duì)尾氣中的各成分進(jìn)行定性分析和定量分析，通過優(yōu)化分離方法，在20分鐘內(nèi)可將尾氣中的甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丙醛、丁烯醛、異丁烯醛、丁酮、丁醛、苯甲醛、正戊醛、對(duì)甲基苯甲醛、己醛完全分離。
　　 在一臺(tái)4826柴油機(jī)上進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在噴油量相同時(shí)隨著摻燒比例的增加動(dòng)力性下降，HC和CO排放升高，低比例時(shí)變化較小。通過對(duì)羰基排放的研究表明：無論是柴油還是甲醇/柴油混合燃料尾氣中都含有醛酮排放物，其中甲醛和乙醛是最主要

3、的羰基排放物，所占比例占總羰基排放物的52．7％～65．3％，而且C1～C3的小分子醛酮含量多于高分子醛酮。隨著甲醇添加量的增加，羰基排放呈上升趨勢(shì)，如10％負(fù)荷條件下，M15燃料的總羰基排放分別為M0、M5、M10燃料的4．14、2．03和1．26倍。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，羰基排放明顯降低，在小負(fù)荷時(shí)排放量最多，中等負(fù)荷和大負(fù)荷時(shí)總排放量基本不變。在小負(fù)荷時(shí)使用純柴油，中高負(fù)荷時(shí)使用甲醇/柴油；采用電控方式、雙燃料噴射，使摻燒比例可調(diào)，

4、同時(shí)根據(jù)負(fù)荷的不同靈活控制甲醇的使用，可以有效改善羰基排放。
　　 以正庚烷作為柴油的機(jī)理，加入甲醇的反應(yīng)機(jī)理構(gòu)成甲醇/柴油混合燃料的機(jī)理。通過CHEMKIN4．1化學(xué)動(dòng)力學(xué)軟件分析了影響甲醛生成與消耗的反應(yīng)，通過敏感性分析獲得了其主要反應(yīng)路徑。通過對(duì)甲醇添加比例、過量空氣系數(shù)、壓縮比的分析發(fā)現(xiàn)：隨著添加比例的增加，甲醛和乙醛的生成量增加；過量空氣系數(shù)增大，甲醛、乙醛生成量減少，并且生成反應(yīng)延遲；壓縮比對(duì)甲醛和乙醛的影響最明顯，