柴油机掺烧正丁醇试验研究

关键词DuetothemoreDuetothemoreenergyisfacingwiththeplightoftheless,increasinglystrictenvironmentalregulationsandinternalcombustionengineresearchanddevelopmentofalternativefuelhasattractedmoreattentionfrompeople.Basedonthemodificationoffuelindieselblendingn-butylalcohol(15%butylalcohol,85%diesel),analyzesitsinfluenceondieselenginecombustionandemissionsperformance,andcomparedwiththepuredieselcombustion.ThroughZS195smallagriculturaldieselenginebenchtest,Theresearchresultsshowthatcomparedwiththepurediesel,n-butanol/dieselblendsignitiondelayperiod,maximumpeakheatreleaserateincreases,themaximumexplosionpressuredelay,powerperformanceisbetterthanthatofpuredieseloil,suchastheconvertequivalentfuelconsumptionrate,n-butylalcoholbetterthanthepuredieselfueleconomyofdiesel.ForNOXemissions,inmostn-/dieselblendsundertheconditionofdieselemissionslowerthanthatofpurediesel,Sootemissionsisslightlylower,inhighload,decreasedobviously.Dieselblendingn-butylalcoholafteritsHCemissionsincreaseslightly,forCO,insmallandmediumloadusingpureselCOemissionsthanblendingn-butylalcoholismuchlower,butinthelargeloadofn-alcoholdieselemissionshaveimproved,ForCO2,afterdieselblendingbutylalcoholtoCO2Experimentalresultsshowthatcomparedwiththepuredieselcombustion,undervariousoperatingconditions,anddieselfuelblendingn-butanolcansignificantlyimprovethecombustionandemissionsofdieselengineperformance,sotheexperimentalresearchresultsofthispaperforthefuturefurtherdevelopmentofefficientancombustiondieselenginehasacertainreferenceKeywords:dieselengine；n-butanol/diesel第一章绪 引 柴油机清洁燃烧研究现第一章绪 引 柴油机清洁燃烧研究现 内燃机含氧代用燃 本课题研究的意义和主要内 课题研究的意 课题研究的内 试验仪器设备及试验台架的搭 试验发动机的主要参 试验主要仪器设 试验台架的搭 试验方案的设 试验内 试验方 柴油机掺烧正丁醇柴油的试验研 燃料的物化性 燃烧性能分 排放性能的分 NOX排 HC排 SOOT排 CO排 CO2排 经济性分 本章小 全文总 全文总 工作展 参考文 致 1.11.1有可能在使用，全国每年超过10亿吨的柴油消耗总量中，就有20%如果不采取措施加以控制，其后果是极其严重的，所以我国于2014年发布了《非道路移动机1.21.传统内燃机之所以有高的碳烟和NOX排放量，是因为柴油机扩散燃烧的燃烧方式，致使油能性能，降低了怠速转速，使得发动机在高、低速下都可以获得理想的进、排气效率[7]。ER[8]上目前常用的电子控制系统主要有以下几种：怠速控制系统、进排气控制系统、电控燃油喷射系统、电控点火系统、警告提示系统等。电控技术可以很好地提高发动机的加减速性（3）水蒸汽比热容大，可使气缸内的燃烧温度下降，二氧化碳和氨等惰性气体亦能够稀释混合（4）2.资料显示，如果燃油质量得到改善的话，对我国的轿车和货车来讲，CO、NOX、2.资料显示，如果燃油质量得到改善的话，对我国的轿车和货车来讲，CO、NOX、PM0.003（2）提高十六烷值；当燃油中十六烷值含量较低时，则滞燃期变长，初期预混燃烧物排放下降4%～5%；烧温度，减少NOX的排放。3.NOXNOXNOX1.SCRSCRSCR2.EGRDPFNOXPMDPF是，与SCR技术相比不需加装体积庞大的添蓝罐和加注添蓝液，不需要建设添蓝加注站，对基础设施建设的依赖程度较低。采用EGR+DPF路线的主要缺点是：性和燃油品质等多方面的考虑，我国的发动机企业先期也将SCR作为首选的技术方案，并推出了一些采用SCR技术的国IV机型。柴油中添加含氧燃料是燃料改质技术研究的方向之一。含氧代用燃料如醇类、醚1.二甲醚素有21氧的质量百分数高达低，NOX排放也会相应减少。氧的质量百分数高达低，NOX排放也会相应减少。Airproducts公司开发了力于研究开发CO22.201270料，20126501-NOX排放下降明显。5%～20%3.CO2以DrYusufAli为首的专家研究发现柴油机燃用生物柴油与纯柴油相比，其缸内放热率峰值有所下降。M.Gumus研究了榛子油和石化柴油混合燃料的性能，通过试验研究表4.A.1852/kg.L-/MJ.kg-/kg.L-/MJ.kg-/KJ.kg-柴油鉴于正丁醇作为燃料的良好性能，各国已相继开展了对正丁醇的研究。20066美国杜邦(uPont)公司和英国石油公司(BP)联合宣布建立合作开发燃料正丁醇，一期工程3EKB85152007ol企业投产运营，20073月，华北制药与美国杜邦签署正丁醇供应协议。200810月山东省科学院能源研究所与英国绿色生物制剂(GBL)签署正丁醇合作项目。2008年10月，全球最生物丁醇，年产量在20万吨。更加“平坦”，烟度峰值对应的EGR率变低，正丁醇比例越高，烟度越低，并可减少对soot排放，最高降幅甚至到达75%以上。课题特性，在传统柴油机的燃烧方式下要使其污染物排放达到标准是非常困难的，且出于技术课题2.1修工作，适合本试验所用。其主要的技术参数如表2-12-冲程缸径2.1修工作，适合本试验所用。其主要的技术参数如表2-12-冲程缸径BF1AK-2.22-2奥地利奥地利2-2奥地利奥地利2.32-2-2-12-22-2图2-3基于图2-4DEWETRON燃烧分析仪的初始参数及相关数据量程的设定方法，参数设定界面图如图2-5图2-4DEWETRON燃烧分析仪的初始参数及相关数据量程的设定方法，参数设定界面图如图2-52-52-62-6图2-7本试验所使用的排放分析仪是奥地利（AVLAVLDiGas4000light2-6220V2-DiGas0～10%0.010～20%0.1%0～20000ppm12-6220V2-DiGas0～10%0.010～20%0.1%0～20000ppm10～5000ppm10～25%10～1201行1-3分钟，抽取新鲜空气以保证残留尾气排空。2-7所示。石英压电传感器是一种基于石英晶体的压电效应原理的传感器，它拥有灵敏度2-72-82-92-8、2-92-82-92-8、2-9ZS195柴油机缸盖结构的原因，在缸内压力传感器的2-102-102-112-122-12量，其测量单位是kg/h，用油耗除以测量的发动机的功率，就可得到发动机的燃油消耗量，其测量单位是kg/h，用油耗除以测量的发动机的功率，就可得到发动机的燃油消耗0～40kg10AVLDiSmoke4000，2-62-6AVLDiSmoke4000AVLOBD880，实现EOBD诊断功能；特有标准PCMCIA升级接口，可直接升级最新的操作系统软件2-7不透光度0--消光系数2-6AVLDiSmoke4000AVLOBD880，实现EOBD诊断功能；特有标准PCMCIA升级接口，可直接升级最新的操作系统软件2-7不透光度0--消光系数0--0.01m-10m-250---60--1000--0—[19]试验2.4.22.4.2验方定转速即2000r/min。将额定功率均分为六等分，试验功率选定为这六个功率点。1500r/min2000r/min，分别从小3.13-11500r/min2000r/min，分别从小3.13-1值03.23.21500r/min2000r/min，纯柴油、正丁醇柴油滞燃期会延由图3-1可知发动机转速在1500r/min时，正丁醇柴油动力性优于纯柴油，由图3-22000r/min时，正丁醇柴油和纯柴油动力相当。分析其原因：柴油热值高对比分析图3-1、3-2发动机转速在1500r/min和2000r/min时的放热规律，可以推得3.3.1NOX排对比分析图3-1、3-2发动机转速在1500r/min和2000r/min时的放热规律，可以推得3.3.1NOX排0024683-33-2000r/minNOX(1)3-3、3-剧，缸内温度愈来愈高，燃烧持续期变长，NOX排放越来越 NOxNOx柴柴正丁；(33-42000r/min时，柴油掺烧正丁醇后，一方面正丁醇的热值较3.3.2012 功率678012345功率 8 图3-5图3-2000r/minHC；(33-42000r/min时，柴油掺烧正丁醇后，一方面正丁醇的热值较3.3.2012 功率678012345功率 8 图3-5图3-2000r/minHC柴正丁醇柴柴正丁排8648624020-0123 功率678012345功率 3-3-2000r/minsoot柴油机排放的颗粒物主要是由柴油中的碳生成，其生成前提是高温和缺氧，且受到燃油种类、燃油分子中的碳原子数及氢原子比得影响[27]。通常柴油机的微粒是燃料在高从图3-7、3-8可以看出，随着负荷的增加，soot排放量逐渐上升，柴油掺混正丁醇之后soot排放明显减小。在小负荷时，柴油掺混正丁醇后，soot负荷时，柴油掺混正丁醇后soot排放则明显降低。由图3-10不透光不透光柴正丁柴正丁排8648624020-0123 功率678012345功率 3-3-2000r/minsoot柴油机排放的颗粒物主要是由柴油中的碳生成，其生成前提是高温和缺氧，且受到燃油种类、燃油分子中的碳原子数及氢原子比得影响[27]。通常柴油机的微粒是燃料在高从图3-7、3-8可以看出，随着负荷的增加，soot排放量逐渐上升，柴油掺混正丁醇之后soot排放明显减小。在小负荷时，柴油掺混正丁醇后，soot负荷时，柴油掺混正丁醇后soot排放则明显降低。由图3-10不透光不透光柴正丁柴正丁1 4功率5 图3-91500r/minCO图3-2000r/minCOCO的形成主要是由于缸内燃料燃烧不充分造成的，由于局部缺氧而产生的燃烧中间产物[29]。从图3-9，3-10可知：CO排放量比纯柴油高一些，分析其原因：由于正丁醇燃料中产生淬熄层，导致CO的排放比燃用纯柴油高。CO2排864202468图3-图3-COCO柴正丁醇柴柴正丁醇柴1 4功率5 图3-91500r/minCO图3-2000r/minCOCO的形成主要是由于缸内燃料燃烧不充分造成的，由于局部缺氧而产生的燃烧中间产物[29]。从图3-9，3-10可知：CO排放量比纯柴油高一些，分析其原因：由于正丁醇燃料中产生淬熄层，导致CO的排放比燃用纯柴油高。CO2排864202468图3-图3-COCO柴正丁醇柴柴正丁醇柴(1)随着负荷的增加，正丁醇柴油和纯柴油燃烧产生CO2量均不断增加，分析其原因负荷增加，发动机的喷油量增加，则CO2。(2)在两组图中，柴油掺烧正丁醇后，其CO2排放量均有下降。这是因为正丁醇含氧3.4功率(1)随着负荷的增加，正丁醇柴油和纯柴油燃烧产生CO2量均不断增加，分析其原因负荷增加，发动机的喷油量增加，则CO2。(2)在两组图中，柴油掺烧正丁醇后，其CO2排放量均有下降。这是因为正丁醇含氧3.4功率3-3-2000r/min（1）1500r/min还是额定转速耗率存在如下关系（Hubi为燃油消耗率Hu燃油消耗率燃油消耗率柴正丁02468024683-151500r/min3.5速2000r/min时，正丁醇柴油与纯柴油动力相当NOXNOX排放量低02468024683-151500r/min3.5速2000r/min时，正丁醇柴油与纯柴油动力相当NOXNOX排放量低COCO2CO2排放量热效率热效率柴正丁醇柴柴正丁4.14.1soot，soot4.2黄远伟.生物混合燃料及燃烧室对小型柴油机排放的影响研究[D]学准发布[J].建筑机械化高发群.汽车消费的国际比较及趋势分析[J].长白学刊,2007,06:96-黄远伟.生物混合燃料及燃烧室对小型柴油机排放的影响研究[D]学准发布[J].建筑机械化高发群.汽车消费的国际比较及趋势分析[J].长白学刊,2007,06:96-苏岩,李理光,肖敏,曾朝阳.可变配气相位对发动机性能的影响[J].汽车技术,2000,10:10-]姬腾飞.一种全新的发动机VVT及VVL装置设计研究[J摩托车,2011,04:1-[J].山东交通科技,2006,04:83-刘兵.电控单体泵柴油机达国Ⅲ排放燃烧系统优化匹配及标定试验研究[D学BalatM,BalatH.Recenttrendsinglobalproductionandutilizationofbio-ethanolfuel[J].AppliedEnergy,2009,86(11):2273-2282.M.Gumus.EvaluationofhazelnutkerneloilofTurkishoriginasalternativefuelindieselengines[J].RenewableEnergy,33(2008)2448–2457.D.C.Rakopoulos,C.D.Rakopoulos,E.GGiakoumis,etal.Effectsofbutanol-dieselfuelblendsontheperformanceandemissionsofahigh-speedDIdieselengine[J],EnergyConversionandManagement,2010,51(2010):1989-1997.AreeratChotwichien；ApaneeLuengnaruemitchai等Utilizationofpalmoilalkylasanadditiveinethanol-dieselandbutanol-dieselblends.Fuel，2009,赖立强.生物混合燃料柴油机的燃烧与排放试验研究[D].李献菁.生物柴油—乙醇混合燃料发动机性能和排放[D].[J].广西大学学报(自然科学版),2014,05:1000-[J].广西大学学报(自然科学版),2014,05:1000-[D].[J].农业工程学报,2012,28(23):60-66.钟文.农用柴油机清洁燃烧的燃烧排放性能试验研究[D].广西大学,2014.内燃机排放与净化[M].北京理工大学出版社,