正丁醇预混合气压燃着火特性研究
近年来，由于传统化石能源的弊端日益显现，发动机领域众多研究人员不断深入对可再生清洁燃料的研究。其中，正丁醇由于其优秀的物理化学性能得到了业内人士的青睐。本文基于一台直列六缸柴油机进行试验，对第一缸进行改造使其拥有独立的进、排气以及喷油系统，将发动机转速维持在1300r/min，进气流量稳定在50kg/h，以5MPa的喷射压力在进气道喷射正丁醇，研究了混合气浓度与进气温度耦合作用对正丁醇预混合气压燃特性的影响，同时，根据正丁醇的燃烧过程中失火、爆震等现象，结合燃烧状态参数（指示热效率）与循环波动参数（循环波动率），对燃烧过程进行区域划分，探究了区域边界的分布规律，并进一步分析了两种参数间的对应关系。得到相关结论如下： 当混合气温度与浓度较高时，正丁醇预混合气放热速率较快，瞬时放热率与压力升高率峰值较高，因此限制了发动机负荷的进一步提升。随混合气浓度与进气温度由低至高，正丁醇燃烧过程被划分为失火过渡区、正常燃烧区与爆震过渡区。而正丁醇对浓度的变化更为敏感，随浓度逐渐增大，燃烧过程变化趋势为：失火过渡区内指示热效率迅速提升，循环波动率先呈现上升趋势，随后基本不变甚至下降；正常燃烧区内指示热效率缓慢上升，循环波动率先保持稳定，之后开始上升；爆震过渡区内，指示热效率缓慢下降，循环波动率明显上升。 当前试验条件下，随进气温度由135℃降低至115℃，爆震过渡区边界对应的燃空当量比由0.29提升至0.32，燃空当量比高于该边界时，燃烧过程处于爆震过渡区，进气温度降至110℃时，试验范围内未出现爆震过渡区边界；随进气温度由135℃下降至110℃，失火过渡区边界对应的燃空当量比总体上呈现上升趋势，由0.21增至0.28，燃空当量比低于该边界时，燃烧过程处于失火过渡区。 总体上，正丁醇循环波动率与指示热效率呈现反比例关系，循环波动率上升时指示热效率相对较低，但这种趋势在混合气浓度较低时并不明显。当前试验状态下，进气温度在120℃至125℃时，正丁醇指示热效率较高，循环波动率较低，整体燃烧状态较好。进气温度为125℃、燃空当量比为0.29左右时，正丁醇做功能力处于最佳状态。
发动机;正丁醇;预混压燃;着火特性
西华大学
硕士
动力工程及工程热物理
韩志强
2022
中文
TK407.9
2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）