改善柴油/甲醇组合燃烧废气质量的研究

摘要

柴油/甲醇组合燃烧是一种适合我国技术水平和能源状况的燃烧理论，它通过进气道喷射甲醇，在进气道内形成甲醇和空气的均质混合气，用一定量的缸内直喷柴油引燃，实现了甲醇在压燃式发动机上的高效利用。 已有研究表明，在发动机实施柴油/甲醇组合燃烧时，可以大幅度减少NOx和烟度排放，但是HC和CO排放量会随之增加。为了克服甲醇喷入后所带来的高HC、CO排放，在研究和分析了柴油/甲醇组合燃烧的排放规律基础上，通过加装氧化催化转化器来减少尾气中的HC、CO排放。 为了进一步优化用氧化催化转化器减少HC和CO排放量，选择了发动机典型转速1800 r/min进行负荷特性试验。针对发动机只燃烧柴油的纯柴油模式，柴油/甲醇组合燃烧模式高、中、低三种不同替代率条件下，比较了安装A、B不同配方催化剂的氧化催化转化器对消除HC和CO排放的效果及对其他排放物的影响。并且分别通过台架和整车道路试验对柴油/甲醇组合燃烧经济性进行了比较。 研究结果表明：和纯柴油模式相比，组合燃烧模式下各替代率排气温度均有所下降，且随着替代率的增加，排气温度逐渐降低；组合燃烧NOx，碳烟和CO2排放大幅度下降，随替代率增加，降幅增加；组合燃烧模式下HC、CO排放增加较多，替代率越大，排放增加越多；试验过程中发现A、B两个氧化催化转化器对组合燃烧具有不同的起燃温度，B催化器在转矩为90 N·m已经起燃，而A在这一点未起燃，起燃前A、B两个催化转化器对HC和CO的转化效率一般不超过20％，一旦起燃HC、CO得到了较大程度的降低，甚至低于纯柴油HC和CO的排放量。 另外，道路和台架试验表明，柴油/甲醇组合燃烧经济性较纯柴油模式有所提高，仅在低负荷高替代率时燃料经济性稍差，合理匹配后各负荷下均实现良好的燃油经济性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.1.1车用燃料问题

1.1.2排气污染问题

1.2柴油机主要污染物及其危害

1.2.1柴油机发展

1.2.2柴油机主要污染物及其危害

1.3代用燃料发展现状

1.4甲醇在柴油机上的运用及其优缺点

1.5柴油/甲醇组合燃烧

1.7课题的主要内容及意义

第二章甲醇燃料的物化特性和燃烧机理

2.1甲醇的物理、化学特性

2.2甲醇的燃烧机理

2.3本章小结

第三章柴油/甲醇组合燃烧试验方法及设备

3.1试验方案

3.2组合燃烧发动机的改造

3.3喷醇控制策略

3.4单片机控制系统

3.4.1控制系统硬件

3.4.2控制系统软件

3.5柴油/甲醇组合燃烧试验设备

3.5.1台架试验所用设备

3.5.2排放物测量

3.6数据处理方法

3.7本章小结

第四章试验结果及分析

4.1动力性对比分析

4.2燃料经济性对比分析

4.2.1台架试验经济性对比

4.2.2车辆道路试验经济性对比

4.3排温对比分析

4.4不同替代率排放对比分析

4.4.1 NOx

4.4.2碳烟

4.4.3 HC

4.4.4 CO

4.4.5 CO2

4.5不同模式排放对比分析

4.5.1 NOx

4.5.2碳烟

4.5.3 HC

4.5.4 CO

4.5.5 CO2

4.6氧化催化转化器性能对比分析

4.7本章小结

第五章全文总结及展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢