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原文传递含氧燃料对压燃式发动机燃烧与排放性能影响的比较研究

论文题名：	含氧燃料对压燃式发动机燃烧与排放性能影响的比较研究
关键词：	含氧燃料;汽车发动机;燃烧特性;排放性能;氧化活性
摘要：	机动车排放的颗粒物是大气颗粒物污染的主要来源之一，探索燃油与控制参数对发动机颗粒物排放的影响已成为发动机研究领域的重要内容。典型含氧燃料生物柴油和聚甲氧基二甲醚（PODE）都具有高十六烷值，高含氧量，常温下为液态，容易和柴油互溶等特点，是降低压燃式发动机颗粒物排放的替代燃料。　　本文在一台轻型涡轮增压高速柴油机上，燃用柴油以及不同掺混比例的PODE/柴油、生物柴油/柴油混合燃料，对比研究了PODE和生物柴油对柴油机燃烧，常规排放性能的影响；在此基础上，重点研究了不同含氧燃料发动机排气颗粒物的数浓度分布、氧化特性以及多环芳烃成分的分布；并进一步针对特定掺混比例的PODE/柴油混合燃料，考察不同供油参数对混合燃料发动机燃烧和颗粒物排放特性的影响，基于降低颗粒物排放优化了混合燃料发动机的喷油策略。　　燃用柴油以及3种不同掺混比例的PODE/柴油（PD），生物柴油/柴油（BD）混合燃料，研究了掺混PODE和生物柴油对柴油机燃烧和气体排放性能的影响。结果表明：柴油中掺混 PODE，能降低预喷燃油的低温放热率，主喷燃烧放热提前，放热率峰值增大，缸内最大爆发压力增大，滞燃期与燃烧持续期均缩短；掺混PODE后，柴油机的NOx排放升高，HC排放稍有降低，CO排放变化不大，有效燃油消耗率增加，有效热效率提升。柴油中掺混生物柴油，影响基本类似，区别是，缸内最大爆发压力降低，高速大负荷时，主喷燃烧放热率峰值相位稍有滞后。通过对比燃烧参数，选定了三种不同含氧量的燃料，研究了燃料氧含量对发动机排放的影响。结果表明：燃料本身携氧能有效降低 HC和C O排放，且含氧量越高，降低效果越明显；含氧燃料增加发动机的NOx排放，但没有单调关系。　　燃用 PD燃料后，发动机各工况下的积聚模态颗粒物数量均大幅度降低，低转速时，核模态颗粒物数量增加；而燃用 BD燃料，低速工况下，对发动机排气颗粒物的降低效果并不明显，而在高速工况下，降低效果有所改善。在相同工况和掺混比下，几种燃料所生成的颗粒物氧化活性大小顺序为：PD燃料＞BD燃料＞柴油。发动机分别燃用PD和BD燃料时，颗粒相的多环芳烃排放量均显著降低，相同工况，相同掺混比例下，燃用PD燃料降低颗粒相多环芳烃的效果要优于BD燃料。　　针对低转速工况核模态颗粒排放较多的高掺混比 PD燃料，研究了不同的喷油策略对改善PD燃料发动机燃烧与排放，特别是超细颗粒排放的作用。研究结果表明：提前预喷相位，推迟后喷相位，增大后喷油量，发动机排气颗粒物的数浓度均先减小后增加，在小比例的预/后喷范围（循环喷油量的10％），随着预喷油量的增多，发动机排气颗粒物的数浓度逐渐减小。通过对比分析，优化了PD燃料发动机在低转速时的喷油策略，有效降低了其核模态颗粒物的排放。
作者：	魏小栋
专业：	动力工程及工程热物理
导师：	张武高
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文