系列电梯轿厢结构设计-p顾超改

摘要:本文开展了不同供油提前角下柴油机燃用柴油/二甲氧基甲烷混合的性能和NOx同时降低。本研究按二甲氧基甲烷在柴油中体积掺混比的不同配制了五种，在一台单缸柴油机上对不同供油提前角下各种的发性能和排放进行了研究。研究结果表明：随着续时间缩短，NOxStudyonPerformancesandEmissionsofDirectInjectionDieselEngineFuelledwiththeDiesel-DimethoxymethaneBlendsforVariousFuelDeliveryAdvanceAngles:Inthispr,theperformancesandemissionsofadirectinjectiondieselenginefuelledwithdiesel-dimethoxymethane(DMM)blendswasinvestigated.FivefuelswerepreparedwithdifferentvolumefractionsofDMM.Theresultsshowedthatthethermalefficiencywouldincreasewiththeadvancingofthefueldeliveryadvanceangle,theNOXconcentrationwouldincreaseandsmokewoulddecreasewiththeadvancingofthefueldeliveryadvanceangle.Foraspecificfueldeliveryadvanceangle,thebrakespecificfuelconsumptionwouldincrease,theequivalentdieselbrakespecificfuelconsumptionandthethermalefficiencywouldmakeslightvariationwithadditionoftheDMM.KeyWords:Fueldeliveryadvanceangle;Diesel;Dimethoxymethane;................................................................................................................................前 一、选题背 二、国内外柴油机代用的研究状 三、柴油发排放机 （一、试验装置及混合性 2、试验.......................................................... （二、发性能与排放分 （三、变供油提前角下燃用不同的热效率和油 （四、全文总结与工作展 1、全文总 四、参考文 致 附件一外文原 附件二中文翻 选题背

第一究的主要任务是在东风朝阳柴油机公司的6102BQ型柴油机的基础上通过应用增压技术、EGR技术和优化匹配，研究其对柴油机性能尤其是排放的东风朝阳柴油机公司的6102BQ型柴油机主要进行了以下的实验研究6102BQ6102BZQ6102BZQEGREGRNOx供油延迟（也就是减小供油提前角）NOx的供油提前角（8゜CA左右），缸内最大爆发压力符合设计要求，以保证柴油和经济性、动力性，选择各工况下最佳EGR率。在适当降低NOx排放的同时，内燃机消耗的能源占世界石油消耗的60%,石油这个全世界都关注的题犹为严重.我国石油储量仅占世界的2.4%,2000年我国30%的石油消20039112吨2004年中国将可能取代成为仅次于的世界第二大石油消费国石油2005年2010年2015年和2020年中国原油需求分别4.0从环保方面看,随着汽车工业的发展,汽车尾气已经成为城市环境污染的一个主要来源.（原北方交通大学特聘教授“说汽尾气排放已经成了城市空气污染的罪魁祸首之一。在、等一些工业废60％车尾气排放造成的大气污染损害人们的身体健康,CO是燃油不完全燃烧的产HC200种不同的成分构成，含有物质。NOx是在燃烧室高温高压条件下，由氮和

生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一。PM尽管受上述两个问题的困扰,我国的汽车保有量还是每年以大于10%的速度一般来说，代用应该具备以下特点:来源广;成本低;燃烧热值应该满足内燃机的要求;有较好的排放特性;对供给系统的结构改进小,技术上可行;能量密度高,便于;对内燃机的可靠性无不良影响【1。国内外柴油机代用的研究状、柴油机电子控制技术始于20世纪70年代20世纪80年代以来英国公司德国博世公司奔驰汽车公司通用的底特律柴油机公司康明斯公司卡特彼勒公司五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场以满足日益严格的排放要求由于柴油机具备高扭矩高低油耗低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠已上述要求也难以实现喷油量喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求近年来随着计算机技术传感器技术及的迅速发、NOX油机喷油规律得到喷入的雾化质量汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等 控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是机还是柴油机都着子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。柴油机比机的热效率高,多用于载货汽车,工程机械，矿山车辆等场合,负荷率高,研究者长期致力于柴保意识越来越强排放越来越严格柴油机排放控制的难点是排气中的NOx与碳烟的关系减少其中的一项会导致另外一项的增加这主要是由于NOx中加入含氧或用含氧代替柴油目前国内外研究者对含氧的研究投入了极大的热情。如【2】等人做了柴油机燃用二甲醚（DME）的排放研究，结果表明柴油机燃用DME时几乎无碳烟排放。【3【4】在柴油机上分别做了燃用DME和变供油提前角下燃用柴油/甲醇混合的燃烧和排放特性的研究，研究表明，燃用DME的柴油机具有较高的热效率，较短的预混燃烧期燃用柴油/甲醇混合时预混燃烧增加，变供油提前角下滞燃期，急燃期，以醚类目前研究得比较热的醚类主要有二甲醚和二甲氧基甲烷等二甲二甲醚(Dimethylether)，简称DME，是一种含氧，它无毒性，常温C-C55，具有优良的压燃性，非常适合于压燃式发，用作为柴油机的代用。国内外相关研究表明燃用二甲醚的发放为零，没有任何加速烟度， 燃烧噪声可降低10dB(A)左右。使氮氧化物、微粒、一氧化碳、非甲烷碳氢和醛类有害排放具有达到世界上最严格的加州超低排放车(ULEV)标准的潜力。显示了二甲醚可十分理想地作为洁净代用，实现柴油机汽车高效率、低噪声、超低排放的前景。由于DME的卓越性能二甲醚燃气汽车技术已引起到西方发达国家和高度重视。最近二年西方发达国家、和韩国纷纷开始研制开发燃用二甲醚的燃气汽车国内交通大学西安交通大学也正在进行有关研究。同时从二甲醚衍生或有关的具有较高沸点的含氧，如Dimethoxymethane(DMM),Diethyleneglycoldimethylether(DGM),Diemethylcarbonate、（DMC，Diethylsuccinate(DES)等，近几年也受到发研究者的高度和重视，利用上述含氧与柴油制成混合可显著改善柴油机碳烟排放。为今后汽车的设计与多样性，进而实现对雾化、着火、燃烧和有害排放的控制提供了新途径。二甲醚的可以煤、天然气、生物有机物等为原料产生气一氧化碳和氢气，然后常规通过二步法先制得甲醇，Topsoe原料产生气，由气一步法高效二甲醚的工艺，大大降低了二甲醚的生产成本。但是，DME在常压下是气态，这就要对燃用DME的发结构进行改造，同时要对装有这种发的车辆进行相应的改造以实现燃油供给系统、二氧基甲（DimethoxyMethane,简称DMM又名甲缩醛缩甲醇。无色澄清易挥发易燃液体，有氯仿臭和刺激味。可有甲醇和在浓硫酸作催化剂条件下反应制得。DMM的一大优点是溶解性好，可于醇类，醚类，等互溶，能溶解树脂和油类，溶解能力比，乙醚还强，16℃是在水中32.3%（WTDMM4.3%（WT）醇

表

液体密度（g/cm3低热值汽化潜热沸点液体粘度表面张力含氧量0成的化合燃机代用主要的主要是甲醇和乙醇。这两种来源广。乙醇可从粮食，纤维素等可再生生物资源中提取。2001年4月国家推广应用车用乙醇试点项目之一-20万吨变性乙醇项目在南阳天长春一个用玉米为原料、年产60万吨乙醇工程已开工，这是我国目前最大氧，在发燃烧中可提高氧燃比，CO和HC的排放较和柴油的低，几乎高燃烧温度低，发的NOx排放较低。乙醇以掺烧或纯烧方式已成功地（diesohol，明加入1％的助溶剂和10％－15％乙醇的柴油醇，发微粒与一氧化碳排放显著降低，发500小时耐久性试验后，发的燃油系统、机械磨损NOX。但1–2是甲醇，乙醇及柴油的参表 低热值理论混合热值粘度沸点凝固点闪点38着火温度着火界限液态密度/（kg·m-3生柴油生物柴油中的富氧可以加快燃烧速度，减少CO、HC和微粒排放。一般的CO2，有助于减轻地球室温效应。柴油排放机NOXPM(particulatematter,微粒)除低负荷外，CO和HC排放都很小，这是因为柴油机在过量空气系数>1时工作，CO生成后可以获得进一步氧化；由于进入柴油机狭缝的是空气，不是HC的生成源，部HC柴油机NOX的生成机理与影响因NOxNONO2NONO的生成途径NONO（ThermalNO）;NO（PromptNONOx生成率的主要因素有三个：NOX排放低。NOXNOX柴油机微粒的生成机理和影响因素【6柴油机的总微粒TPM(Totalparticulatematter)是由固体碳（solids,多环芳香烃。它们不断脱氢、聚以碳为主的直径2nm左右的碳烟。气聚，使碳烟增大，成为直径20～30nm的碳烟基元。最后，碳烟基元经过聚集作用堆积成直径1µm以下的球团状或链状的物。实验表明温度对碳烟生1600~1700K3t，即（turbulence越长，湍流混合良好促使碳烟的氧化，TPM下降，但同时NOX的生成将增加，这就是“微粒-NOX权衡曲线”（particulate-NOXtrade-offcurve本文的主要工本文开展了不同供油提前角下柴油机燃用柴油/含氧化合物混合排放同供油提前角下对燃用柴油，柴油/5％DMM,柴油/10％DMM,柴油/15％DMM,柴油/20％DMM等混合（都是体积百分比）的排放和热效率及油耗进行对比，获取了各混合在几个试验工况下的有害排放和热效率及油耗的实验数第二章试验装置及混合特试验装置及试验台架的布本试验用发为TY1100型立式、单缸、四冲程、强制水冷、直喷式柴2-1所示。 气缸直径活塞行程活塞排量ω额定功率/25±1排放测量所用装置为FSI公司的FGA4015五组分气体分析仪和AVLDisomke4000不透光烟度计。五组分气体分析仪可测量HC、CO、CO2、O2、NO及λ（过量空气系数），不透光烟度计用于柴油发颗粒污染物的检测，表2-21不透光度1工作温度其他装置情况在表2-3表2-3KISTLERCS20000分析系KISTLER公司试验台布置示意图如图2-1发发FSIFSI油 排放测测图2-1试（DMM，下几个原因，a.从的含氧量来看，DMM质量含氧量达到42.1％，这使得DMM的研究具有实际价值；b.二甲氧基甲烷的溶解性比和乙醚还强，可以与柴油以任意比例互溶，并且混合溶液稳定性很好；c.DMM30，较甲醇，乙醇等含氧高；d.常温常压下为液体，易于的运送和储备，并无需对发的供油系统做太大改动图2-2给出了混合低热值Hu的变化，由于中含氧其低热值随Vol.DMM的增加而降低。因此，要得到相同的功率输出就需要增加供油量；图2-3出了混合的汽化潜热Hevp，其随着DMM2-4 pp图2-2混合低热 图2-4混合含氧比表2-4混合的构成和物性参CHO02345第三验方法和计算过实验方首先配置5种，即柴油（fule1，和四种混合。混合2315％DMM（fuel4）20％DMM（fuel5分别在供油提前角为25℃A，22℃A和18℃A下选取发转速为1800r/min和1200r/min,平均有效压力为0.7MPa和0.42MPa负荷工况下进行柴油和混合的排放和经济性研究。利用缸内压力传感器上述工况下的示功图利用AVL烟度计和FSI五气分析仪排放数据利用针阀升程传感器针阀升程曲线将实验结果和计算结果根据供油提前角、转速、负荷工况以及含氧当量柴油有效燃油消耗率和有效热效的经济性可以由有效燃油消耗率和有效热效率来表示混合的油当量柴油有效燃油消耗率是通过混合低热值和柴油低热值的比值将混 的有效燃油消耗率折算成相同提供相同热量的柴油的有效燃油消耗。

（Hu）diesele3.6106e

u,diesel

其中Hu是低热值；b΄e为有效燃油消耗率第四章发性能与排放分变供油提前角下燃用不同的热效率和油图4-1给出了不同供油提前角下发燃用5种的有效燃油消耗率。从图中可以看出5种的有效燃油消耗率都随着供油提前角的增加而降低。随着中DMM的增加，有效燃油消耗率增加。这是由于DMM的低热值比图4- 图4-图4-1( 图4-图4-2是不同的当量柴油的有效燃油消耗率随供油提前角变化曲线。对有效燃用消耗率的影响。图4-3为燃用5种的热效率随供油提前角变化曲线。由于热效率（e）与当量柴油有效燃油消耗率（be）的关系(3.2.2)可知，4-24-3的整体变化趋势可以证明这一关系。从图中可以看出，当量柴油有效 图4-2(

10%15%20%1800r/min10%15%20%1800r/min热效热效

- - - - - 供油提前角

- - - - - -OCA图4- 图4-

10%15%20%1200r/minbmep=0.42MPa

5%DMM10%5%DMM10%15%20%1200r/minbmep=0.7MPa热效 - - - - - -供油提前角/OCA

- - - - - -供油提前角OCA图4-3( 4-3排放特性的不同供油提前角下缸内最高气体平均温度和高温滞留时(1)最高气体平均温10%15%20%1200r/minbmep=0.7MPa图4-4给出了不同的缸内最高气体平均温度Tmax与供油提前角的关系Tmax升高。TmaxDMM掺混DMM后燃烧得到改10%15%20%1200r/minbmep=0.7MPa10%15%20%1200r/minbmep=0.42MPa

K

/ /

- - - - - -供油提前角/OCA

- - - - - -供油提前角/OCA 10%15%20%1800r/minbmep=0.42MPa

/ /

/

- - - - - OCA

- - - - - -供油提前角/OCA1800r/minbmep=0.7MPa4-4高温滞留时图4-5是不同的高温（温度T≥1800K）滞留时间与供油提前角的关系DMM10%15%20%1200r/minbmep=0.42MPa5%10%15%20%1200r/minbmep=0.7MPa / / / - - - - - -供油提前角/OCA

- - - - - -供油提前角/OCA 5%10%5%10%15%20%1800r/min10%15%20%1800r/min / / / - - - - - -OCA

- - - - - -供油提前角/OCA 4-5，混合在不同供油提前角下的碳烟和NOX的排放 图4-6给出了发燃用5种排气碳烟浓度与供油提前角关系曲线。图中，碳烟浓度用消光系数（单位为m-1）表示。从图中可以看出，随着供油提前角的减小碳烟浓度升高，这是因为增加供油提前角使得滞燃期变长与空气混合时间增加，可以看到，添加DMM后，发碳烟浓度虽然随供油提前角减小而升高，但角随着混合中DMM掺混量的增加碳烟浓度显著下降这是因为：DMM的添加缓解了局部浓混合区的缺氧状况；并且，DMM中没有C-C键，形成碳烟；另外，由于DMM的沸点低，挥发性好，有利于的蒸发和雾使得发碳烟排放随DMM的添加明显降低。，

1800r/minbmep=0.42MPa5%10%15%20%1800r/min

碳烟/m碳烟/m-碳

- - - - - 供油提前角OCA

- - - - - -供油提前角OCA 5%10%5%10%15%20%1200r/minbmep=0.42MPa1200r/min 碳烟/m-碳烟/m-碳烟/m- - - - - - -供油提前角OCA

-

- - - - -供油提前角OCA图4-6(c 图4-6混合在不同供油提前角下的碳烟排图4-7给出了不同的NOX排放随供油提前角的变化曲线。从图中可以看出，随着供油提前角的减小，NOX的排放减少。这是因为，随着供油推迟，NOX长的高温停留时间。对于同一供油提前角，DMMNOX的排DMM后，缸内气体最高温度和高温下滞留时间变化不5%5%1800r/min5%10%15%20%1800r/min NONO

NONO- - - - - -供油提前角OCA

- - - - - -OCA5%10%15%5%10%15%20%1200r/minbmep=0.7MPa

5%5%1200r/minNONO - - - - - -OCA

- - - - - -OCA图4-7( 图4-7混合在不同供油提前角下的NOX排第五章全文总结与工作展望全文总本文在TY1100直喷式柴油机上开展了在不同供油提前角下燃用柴油及柴油/二甲氧基甲烷（DMM）混和的发性能与排放特性的研究。本研究按（5％DMM）、3（10％DMM）、4（15％DMM）、5（20％DMM）。25℃A，22℃A18℃A1800r/min1200r/min,0.7MPa0.42MPa，进行柴油和混合的排放和经济性研究。获得主要结论归纳如下：油提前角下，发当量柴油的有效燃油消耗率和热效率随DMM的掺混随着供油提前角的增加，发排气中碳烟浓度降低，NOx浓度升高；同一供油提前角下，中添加DMM可显著降低碳烟的排放，并且NOx浓随着供油提前角的增加，发缸内最高气体平均温度升高，高温≥1800K）DMM工作展本文在不同供油提前角下对柴油添加DMM后发排放特性进行了对比研究。接下来可以开展其他含氧的研究，以找到柴油添加含氧后的某些共同性。以便通过对含氧添加的研究，尽可能地找出柴油添加氧量对发性能和排放特性变化影响的共性，并建立发性能和排放参数 含氧量的定量关系，为柴油添加含 提高理论 的数据依据致本文是在老师的悉心指导下完成的。在课题的进展过程中，导师沈值此完成之际，谨向导师致以衷心的感谢和敬意。在数据整理和完成的过程中，得到了的热心帮助。在此表示参考文献[1],.含氧添加剂对柴油机性能和排放的影响[J].内燃机学报,2001,19(01):1-4[2].，，，.直喷式柴油机燃用二甲醚排放特性研究[J].[3].HuangZH,WangHW,ChenHY.StudyonCombustionCharacteristicsandheatreleaseysisofadirectinjectioncompressionignitionenginefuelledwithdiesel-dimethylcarbonateblends[J].ProceedingsoftheinstitutionofMechanicalEngineers,JournalofAutomobile[4]ZuohuaHuang,HongbingLu,DemingJiang,KeZeng,BingLi,JunqiangZhang,XibinWang.Combustionbehaviorsofacompression-ignitionenginefuelledwithdiesel/methanolblendsundervariousfueldeliveryadvanceangles.BioresourceTechnology95(2004)331-341[5]柴油机燃用柴油/二甲氧基甲烷混合的燃烧与排放研究[论文]西安:西安交通大学,2004.[6]内燃机燃烧与排放学西安交通大学附件文原

CausesofengineCausesandpreventionofengineTheenginecylinder,referstotheinnerwallofthecylinderlongitudinalmechanicalscratchesandobviousscratchesintherangeofmotionofthepistonring,seriouswhenproducemeltingwear,resultinginfailureengineisdifficulttostartortostall.Cylinderisamajoraccidentengine.Thefundamentalreasonofcylinderisoilfilmisdifficulttoformbetweenthecylinderwallandpistonring,piston,resultinginpoorlubrication,andeventheemergenceofdryfrictionphenomenon.Therearemanyconcreteandthereasonsforsuchasituation,boilsdowntoroughlythreeaspects:Thereasonofpistonpistonringgapistoosmall.Ifthepistonringgap,gaporthebacksideofthegapistoosmall,theenginepistonringheatingexpansioncarddead,andthewallofthecylinderpressureisverytight,orbrokenpistonring,easilyinthecylinderwallouttheslot.pistonpindown.Asthepistonpincirclipnotinstalledorfalloff,break,pistonpinoutofthechannelinginthemovement,itiseasytopulltheinnerwallofthecylinder,causingleakageofcylindergasintothecrankcase.The3pistoncylindermatchingclearanceistoosmallortoolarge.Ifthebadmaterial,manufacturingsizeerroristoolarge,orthepistonpinpistonassemblyafterdeformation,withthegapcausedbythepistonandthecylinderistoosmall,theheatexpansionafterbeingstuck,thenstraincylinderwall.pistonringseriouscarbondeposit.Excessivecarbondepositioncausedbypistonringbondorkilledintheringgroove,andthecokeisahardabrasive,inthecylinderwallintoalongitudinalgroove.seriouseccentriccylinderpiston.Becauseofrodbendingandtwistingdeformation,connectingrodshaft,crankshaft,pistonpinseatparallelismandcoaxialitydeviationistoolarge,causingthepistonisobviouslycylinder,willacceleratethewearofpistonring,thepistonandcylinderwall,formationdamageofoilfilm.Thecausesofcylindercylinderroundness,cylindricitytoleranceexceedstheallowablerange,sothatthepistonandthecylindersealofhightemperatureisgreatlyreduced,thegasinthecylinderdown,destructionofoilfilmbetweenthepistonandthecylinderwall,causingscuffingofcylinderbore.cylinderintheprocessofassemblydeformation.Forexample:thecylinderendprotrudingamountistoolarge,installingcylinderheadafterthecylinderpressuredeformation;linerwaterproofringistoocoarse,pressedintothebodycausingdeformation,areeasytocausethecylinder.Thereasontouse1intheassemblyusingthecylinderandcylinderandpistonsizedoesnotmatch.The2airfilterisnotsealed,sothatthefiltrationeffectofvariation,inhalationofdust,sandandotherimpuritiesintheaircylinder,theformationofabrasivewear.Experimentsshowthat,ifeverydayinafewgramsofdust,wearofcylinderwillincreasebymorethan10grindingbadness.Thenewmachineoroverhauledengine,therearemanymicrouneveninthecylinderliner,pistonandpistonringsandotherpartsofthesurface,thelubricationoilfilmisdifficulttoform.Withoutrunningimmediayintothehighloadoperation,iseasytocausecylinderandotheraccidents.oftenstartingatlowtemperature.Enginecoldstart,thelubricatingoilviscosity,poormobility,intheinnerwallofthecylinderisdifficulttoformeffectiveoilfilm.Accordingtotheresearchdepartmentofthetest,thedieselengineinthewatertemperaturebelow30℃loadoperation,cylinderwearsleevepartsisthenormaltemperatureof5~7times.The5engineoverheating.Whenthecoolingsystemtopoormaintenance,oroverloadoperation,machinetemperatureistoohighandnotonlypartsofthemechanicalstrengthdecreased,andthelubricatingoilfilmcylinderwallcannotform.Partsofthepistonthermalexpansion,easytogetstuckinthecylinderliner,theconsequencesareoftenpistonpartiallymelted,cylinderwallisbroken,forcingtheengineflameout.Inactualuse,scuffingisoftenaffectedbyseveralfactors.Forexample,withoutrunningtheenginecoldstartimmediayafterintothefullloadoperation,itiseasytocylinderaccident.Themainmeasurestopreventscuffingofthenewmachineandoverhaultheengine,youmustru