柴油机燃用菜籽油、DMC与柴油混合燃料的燃烧过程及排放生成机理研究
随着石油资源的短缺以及排放法规的日益严格，发展代用燃料成为当今社会的一个重要课题。碳酸二甲酯(DMC)和菜籽油都是清洁的代用燃料，且其来源广泛，有较好的燃烧和排放特性，有助于解决能源及环境问题。
本文在柴油中添加质量比为10％的菜籽油，10％DMC以及5％菜籽油和5％DMC调制成三种混合燃料。研究了各类燃料与柴油的相溶性及稳定性，并分析了混合燃料的理化特性。
利用热重分析仪对混合燃料进行热重分析，研究其挥发以及燃烧特性。研究结果显示，含氧燃料在氮气和氧气气氛下的最大失重率均低于柴油，这表明含氧燃料的挥发以及燃烧特性较柴油差。
在186FA柴油机上对不同燃料进行了不同转速和负荷下的示功图测量和性能试验。研究了不同燃料对柴油机动力性，经济性以及排放特性的影响，并对燃烧特性进行了分析。燃烧特性试验结果表明，柴油机燃用不同燃料时缸内压力曲线相似，但对应的曲轴转角有差异。不同燃料的最大压力升高率随负荷的上升而上升，在低负荷工况下，含氧燃料的最大压力升高率低于柴油，全负荷时，含氧燃料的最大压力升高率高于柴油，在3000r/min，全负荷工况下，柴油机燃用10％RO、10％DMC和5％RO+5％DMC时的最大压力升高率比柴油分别高2.9％、7.8％和6.1％。在低负荷工况下含氧燃料的滞燃期和燃烧持续期长于柴油，随着负荷的上升，燃烧持续期延长，在全负荷时除10％DMC以外的含氧燃料的燃烧持续期小于柴油。负荷特性试验结果表明，当柴油机转速为3000r/min和1800r/min时，含氧燃料的燃油消耗量均高于柴油。其中当柴油机在1800r/min全负荷时，10％RO、10％DMC和5％RO+5％DMC的燃油消耗量比柴油分别高5.95％、1.64％和3.42％。柴油机燃用含氧燃料时的NOx和CO排放有所上升，烟度排放得到改善。10％DMC的HC排放高于柴油，而10％RO与5％RO+5％DMC的HC排放低于柴油。
通过分析柴油机燃用不同燃料排气颗粒物的粒径分布，发现含氧燃料的排放颗粒物分布向小粒径方向移动。对颗粒物进行热重试验得出，颗粒在空气气氛下的热解过程主要分为两个阶段:第一阶段失重是由于可溶性有机成分与氧发生反应而引起的，该过程发生在175℃到450℃之间。第二阶段发生在温度高于525℃时，此时失重的的原因是烟煤基元与氧发生反应。
柴油机;含氧燃料;燃烧特征;排放特征;热重分析;混合燃料;燃用菜籽油
江苏大学
硕士
动力机械及工程
孙平
2013
中文
TK428.9
67
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）