柴油機燃用正丁醇-柴油顆粒形成過程研究.pdf

1、內(nèi)燃機的替代燃料以及顆粒排放等問題，引起了各國政府和學者的關(guān)注。正丁醇是一種含氧燃料，在柴油機上應用能有效地降低顆粒排放。論文針對柴油機燃用正丁醇/柴油混合油情況開展了研究，考察不同正丁醇添加比例對油品的影響，重點分析了顆粒的形成過程。通過柴油機臺架試驗，采集示功圖，探討正丁醇/柴油混合油的缸內(nèi)燃燒壓力、壓力升高率和放熱率等，運用掃描電鏡和熱重法，研究了混合油的顆粒形貌特征;通過構(gòu)建正丁醇/柴油混合油的化學動力學模型，分析了碳煙前驅(qū)物(

2、PAHs)對顆粒的影響規(guī)律。
　　研究了正丁醇/柴油混合油的基本物理化學特性。采用經(jīng)驗公式對不同正丁醇添加比例的混合油的餾程、熱值及十六烷值進行分析;開展了正丁醇/柴油混合油的粘溫特性試驗;探討了正丁醇添加比例、溫度對混合油密度及粘度的影響規(guī)律。
　　分析了柴油機燃燒顆粒的生成過程，主要包括燃油分解、多環(huán)芳香烴的生成、碳核的形成、顆粒表面生長?？梢缘贸?，多環(huán)芳香烴是碳煙形成的前驅(qū)物質(zhì)，對最終的生成量有重要的作用。運用CHEM

3、KIN軟件，構(gòu)建了包含多環(huán)芳香烴生成過程的正丁醇/正庚烷的化學動力學模型，并驗證了機理模型的準確性。通過生成速率法，探討了影響多環(huán)芳香烴生成的關(guān)鍵基元反應，比較了各基元反應對PAHs生成的作用（促進或抑制）。結(jié)果顯示，苯的總生成過程既有快速生成階段又有快速消耗階段;苯脫氫氧化成苯基是抑制苯生成的關(guān)鍵基元反應;隨正丁醇添加比例的升高，多環(huán)芳香烴的摩爾分數(shù)峰值所對應的時刻有所延遲，且峰值降低。
　　在186F柴油發(fā)動機上，通過燃用不同

4、正丁醇添加比例的混合油，測量分析柴油機缸內(nèi)燃燒過程及排放污染物。由試驗結(jié)果可知，隨正丁醇添加比例的增加，在全負荷下，對比燃燒純柴油，缸內(nèi)燃燒壓力升高;低負荷工況下，預混燃燒所占比例變大，放熱率曲線呈現(xiàn)單峰。隨正丁醇添加比例的上升，CO和HC排放量均有明顯升高;煙度明顯降低;在小負荷工況時，NOx排放量稍有下降，在高負荷工況下NOx排放量有所增加。
　　開展了掃描電鏡試驗，對不同摻混比例下正丁醇/柴油混合油燃燒顆粒的形貌特征及元素組

5、成進行了研究。結(jié)果顯示，混合油燃燒顆粒的結(jié)構(gòu)形式呈團狀或鏈狀結(jié)構(gòu);隨著正丁醇添加比例的增加，混合燃料燃燒顆粒的粒徑變小，團聚度變高，排列更緊湊;由顆粒樣品能譜圖可以得出，檢測C元素的X射線強度最高，此外還包含O、Na、Ca、K、Si、Ba、Zn等元素;正丁醇摻混比例升高，檢測元素C的X射線明顯降低，元素O的X射線有所上升，驗證了正丁醇的加入能改善柴油機的燃燒過程，降低碳煙排放。運用熱重法，圍繞柴油機燃燒顆粒的熱解特性，研究了正丁醇對燃燒