含氧燃料對柴油發(fā)動機的燃燒和排放性能影響研究.pdf

1、為了達到日益嚴格的柴油機排放法規(guī)要求，人們采用缸內(nèi)凈化和發(fā)動機排放后處理等許多技術來控制發(fā)動機的有害排放。但由于柴油機主要有害排放氮氧化物和微粒的生成條件各異，二者的凈化方法相互抵觸和矛盾，兼顧經(jīng)濟性的同時降低柴油發(fā)動機的氮氧化物和微粒的排放，一直是世界上發(fā)動機研究領域內(nèi)的一個技術難題。近年來，由于世界范圍內(nèi)資源和環(huán)境問題日趨嚴重，代用燃料的研究及應用進一步受到重視。針對我國能源資源特點，發(fā)展新型清潔含氧代用燃料，對改善柴油機的性能、降

2、低對石油資源的依賴性和保證能源安全具有重大意義。 本文研究了乙醇為代表的醇類含氧燃料、以碳酸二甲酯(DMC)為代表的酯類含氧燃料、以甲縮醛(DMM)為代表的醛類含氧代用燃料、以二甲醚(DME)為代表的醚類含氧代用燃料對柴油發(fā)動機性能、排放以及缸內(nèi)燃燒特性的影響。具體工作表現(xiàn)在： (1)研究了5％～20％范圍內(nèi)各種比例的乙醇／柴油混合燃料對柴油機發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性、排放性等的影響。研究發(fā)現(xiàn)：乙醇柴油混合燃料能有效降低柴油

3、發(fā)動機的碳煙排放，并改善發(fā)動機的熱效率，發(fā)動機的動力性能不會受到明顯影響，是一種良好的柴油含氧燃料，具有良好的推廣應用前景。 (2)研究了5％～20％范圍內(nèi)各種比例的碳酸二甲酯(DMC)，柴油混合燃料對柴油機發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性、排放性等的影響。研究結果表明：碳酸二甲酯(DMC)／柴油混合燃料能有效降低柴油發(fā)動機的碳煙排放和NOx排放，并改善發(fā)動機的燃燒性能，是一種優(yōu)良的柴油含氧替代燃料。 (3)研究了甲醛(DMM)以及

4、二甲醚(DME)對柴油機發(fā)動機燃燒和排入性能的影響。研究表明：甲縮醛(DMM)能有效改善柴油機發(fā)動機的排放，但受到應用條件的一定限制，而在改變?nèi)剂舷到y(tǒng)的條件下應用二甲醚(DME)具有廣闊的前景。 本研究關于含氧燃料發(fā)動機的結果認為： (1)在柴油中添加含氧添加劑能有效改善柴油機的性能和排放，降低碳煙排放效果尤其明顯。研究表明，柴油機的碳煙排放隨著含氧量的增加，排放量呈單調(diào)下降的趨勢。 (2)各種含氧燃料添加

5、劑對降低柴油機的尾氣排放都具有一定的效果，其中NOx排放在含氧添加劑比例較低時基本不變或略有增加，而含氧燃料添加劑的比例增大到一定程度時，由于缸內(nèi)燃燒溫度下降，發(fā)動機的NOx排放有降低的趨勢。 (3)乙醇等醇類含氧燃料作為可再生的內(nèi)燃機代用燃料，其固有特性(含氧及低的火焰溫度)決定了柴油機燃用醇類燃料時能實現(xiàn)較低的NOx排放；采用醇類燃料對于降低內(nèi)燃機對石油的依賴以及改善大氣環(huán)境具有重要的意義。 (4)使用碳酸二甲酯

6、(DMC)作為柴油添加劑后，柴油機具有良好的排放性能，特別是柴油機的黑煙排放水平得到了明顯改善。DMC 具有良好的物理化學性質(zhì)，它與柴油互溶，且溶解需要的時間很短，含氧量很高，是優(yōu)良的柴油添加劑。不過熱值較低。 (5)甲縮醛(DMM)是一種優(yōu)質(zhì)的降低柴油機碳煙排放水平的添加劑，但沸點太低，在不改變發(fā)動機燃料系統(tǒng)的前提下，影響了其使用穩(wěn)定性。 (6)二甲醚(DME)可以大幅度降低NOx排放，煙度為O，CO和未燃 HC 排放也