含水酒精重整燃料發(fā)動機研究.pdf

1、目前人類所依存的能源，主要是不可再生的化石能源。但對化石能源儲采比的研究表明，化石能源的可開采年限有限。而大規(guī)模的使用化石能源，將地底下沉積幾億年的碳元素不可逆地引入大氣層，也導(dǎo)致了全球溫室氣體排放嚴重，氣候變暖。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源消費量的日益增加與能源儲量日益減少和環(huán)境日益惡化的矛盾迫使人類不得不尋找新的替代能源。 太陽能、風能、海洋能、地熱能和生物質(zhì)能等可再生能源都是未來潛在的替代能源。在目前的技術(shù)條件下，和其他可再生能源

2、相比，生物質(zhì)能中的生物柴油和生物酒精因其能量密度的優(yōu)勢更適于作為載運工具的替代燃料。生物乙醇作為車用替代燃料的技術(shù)最為成熟，乙醇汽油已得到廣泛應(yīng)用。但在現(xiàn)有發(fā)動機上使用乙醇汽油乙醇的含量不能大于10％，替代率低。若直接燃用高乙醇含量的乙醇汽油發(fā)動機需作大的結(jié)構(gòu)改造。而且乙醇汽油對乙醇的純度要求高，必須是脫水酒精，體積濃度在99.5％以上。本課題提出的含水酒精重整燃料方案可克服以上缺點，將含水酒精直接在現(xiàn)有發(fā)動機上應(yīng)用?；驹硎菍⒑?/p>

3、精重整為富氫混合氣后供發(fā)動機燃燒，含水酒精的蒸發(fā)和重整所需的熱量由發(fā)動機的排氣余熱提供。本文的主要目的就是研究含水酒精重整燃料的各種特性，尋找對含水酒精重整燃料發(fā)動機熱效率產(chǎn)生重大影響的燃料內(nèi)在因素，提出含水酒精重整燃料發(fā)動機性能優(yōu)化策略，為發(fā)動機的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究內(nèi)容為： 1）論述了本文研究的背景、目的和意義。 2）研究了在發(fā)動機運行的條件下，乙醇水蒸氣在催化劑作用下的重整規(guī)律。利用乙醇水蒸氣催化重

4、整可得到富氫混合氣；在可比條件下，重整率隨溫度的升高而增加，隨酒精濃度的增加而增加，隨著酒精流量增加而減小，但在有效空速比范圍內(nèi)，酒精流量對重整率影響有限。 3）分析了含水酒精重整燃料的特性。含水酒精經(jīng)過重整后燃料的熱值得到了提高，由于富含H2燃燒特性得到了改善。但因其氣體的形態(tài)，對發(fā)動機的充氣效率帶來不利影響，而且燃燒時分子體積減小，部分抵消了燃料熱值提高和燃燒特性改善有利于發(fā)動機性能提高的作用。 4）研究了含水酒精重

5、整燃料—空氣混合氣發(fā)動機的理論循環(huán)。隨著重整率的提高，理想循環(huán)的最高溫度逐漸增大，由于分子體積變化系數(shù)的影響，循環(huán)最大壓力隨著重整率的提高逐漸下降；隨著重整率的提高，循環(huán)熱效率逐漸增加。 5）對比分析了RE發(fā)動機和VE發(fā)動機臺架試驗結(jié)果。RE發(fā)動機熱效率較VE發(fā)動機高，主要原因是由于RE燃料為富氫混合氣，實現(xiàn)了快速燃燒和稀薄燃燒； 6）研究了以現(xiàn)有發(fā)動機改造的含水酒精重整燃料發(fā)動機性能優(yōu)化策略。提高壓縮比、點火提前角增大