脂肪酸酯对柴油机燃烧和排放的影响研究
在能源安全与环境保护的双重压力下，清洁、可再生替代燃料已成为内燃机领域的关注重点，尤其是全生命周期内零碳汇的生物柴油更是成为了研究的热点。但生物柴油由于制备原料的不同而组分（脂肪酸酯）差异显著，进而影响柴油机的性能。鉴于此，本文选取生物柴油的主要组分肉豆蔻酸甲酯（C14）、油酸甲酯（C18M）和油酸乙酯（C18E）分别与柴油按体积比25%、50%掺混配制试验燃料，在一台六缸重型柴油机上开展燃烧试验，研究三种主要组分对柴油机燃烧和排放的影响规律。研究结果将为优化生物柴油组分提升柴油机性能提供理论支撑，促进生物柴油的推广和应用。本文主要结论如下： 1.与柴油相比，柴油机燃用三种脂肪酸酯/柴油混合燃料的预混燃烧放热峰值下降，且高负荷时放热峰值提前，缸内压力差异较小。滞燃期缩短，燃烧持续期增加。压力升高率峰值降低，缸内温度峰值略有升高，有效热效率呈增加趋势。此外，相比于柴油，柴油机燃用混合燃料的CO和THC排放下降，NOx排放增加。另外，三种脂肪酸酯/柴油混合燃料相比，柴油机燃用混合燃料时燃烧持续期：C18Egt;C18Mgt;C14，预混燃烧放热峰值及压力升高率峰值：C14gt;C18Egt;C18M，缸内温度峰值和有效热效率：C14gt;C18Mgt;C18E，有效燃油消耗率无明显差异。此外，柴油机燃用不同混合燃料相比，CO、THC排放：C14lt;C18Mlt;C18E，NOx排放：C14gt;C18Mgt;C18E，总颗粒物及核态颗粒物排放：C14lt;C18Mlt;C18E，且C18E聚集态颗粒物排放较多。 2.随着掺混比增加，柴油机燃用三种脂肪酸酯/柴油混合燃料,C14滞燃期、放热峰值无明显变化，C18M、C18E滞燃期和放热峰值减小。燃烧持续期增加，压力升高率峰值减小，有效热效率下降，有效燃油消耗率、缸内温度峰值无明显影响。此外，掺混比增加时，柴油机燃用混合燃料的CO、THC、聚集态颗粒物、总颗粒物排放下降，而核态颗粒物排放增加。 3.随着负荷增加，柴油机燃用混合燃料时预混燃烧和扩散燃烧放热峰值增加，同时峰值提前,滞燃期缩短，燃烧持续期增加。压力升高率峰值先增加再减小，缸内温度峰值上升，有效燃油消耗率降低，有效热效率增加。随着转速增加，柴油机燃用混合燃料时的滞燃期和燃烧持续期增加，压力升高率峰值和缸内温度峰值下降，有效燃油消耗率增加，而有效热效率减小。此外，随着负荷和转速的增加，柴油机燃用混合燃料时的CO排放减小，NOx排放增加，颗粒物总数量浓度、聚集态颗粒物排放增加。且随转速增加，核态颗粒物排放减少，而THC排放随负荷的增加先减少再增加、随转速增加而增加。
柴油机;脂肪酸酯;燃烧特性;排放特性
西华大学
硕士
动力工程及工程热物理
潘锁柱
2022
中文
TK428.9
2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）