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原文传递柴油环己醇含氧混合燃料发动机燃烧与排放特性研究

论文题名：	柴油环己醇含氧混合燃料发动机燃烧与排放特性研究
关键词：	柴油发动机;主预喷间隔;环己醇;混合燃料;超细颗粒物
摘要：	环己醇作为柴油的替代生物质燃料，可以从木质纤维素生物质中获取，来源丰富且成本较低。从环己醇的理化特性来看，环己醇的低热值与柴油更为接近，有利于提升柴油机的燃油经济性；环己醇还具有较低的蒸汽压力和较高的闪点，吸湿性小，有助于其与柴油形成不发生相分离的稳定混合物。　　本文将环己醇和柴油按照0%/100%、10%/90%和20%/80%体积分数比例掺混依次得到D100、D90CH10和D80CH20试验燃料，并分析了三种试验燃料的理化性质，然后基于一台直列4缸，外装EGR系统的涡轮增压中冷共轨柴油发动机上研究了1600r/min和2000r/min下，不同负荷、EGR率以及主预喷间隔下柴油机/环己醇共混物的燃烧和排放特性。得出以下结论：　　（1）随负荷增加，D100、D90CH10和D80CH20燃料的预喷脉宽减小，主喷脉宽增加。同一负荷下，主喷脉宽呈现出D80CH20gt;D90CH10gt;D100的规律。EGR率和主预喷间隔变化对试验燃料的主预喷脉宽几乎没有影响。　　（2）随负荷增加，D100、D90CH10和D80CH20的滞燃期均减小。同一负荷下，滞燃期呈现出D80CH20gt;D90CH10gt;D100的规律。此外，转速的增加会导致滞燃期的延长。　　（3）随负荷增加，D100、D90CH10和D80CH20的峰值缸内压力、峰值压力升高率、峰值放热率以及峰值缸内温度增加。与D100相比，随环己醇掺混比例的增加，混合燃料的峰值压力升高率更低，而其缸内峰值压力更高一些；随EGR率增加，所有试验燃料的峰值缸内压力和峰值压力升高率降低。同一EGR率下，峰值缸内压力呈现出D80CH20gt;D90CH10gt;D100规律，峰值压力升高率呈现出D80CH20lt;D90CH10lt;D100。　　（4）相同负荷下，D80CH20的峰值放热率和峰值缸内温度最高，依次为D90CH10和D100。在特定负荷下，D100、D90CH10和D80CH20试验燃料的峰值放热率和峰值缸内温度随EGR率的增加而降低。在相同负荷下，同一EGR率下，峰值放热率和峰值缸内温度呈现D80CH20gt;D90CH10gt;D100规律。　　（5）主预喷间隔对D100、D90CH10和D80CH20试验燃料的峰值压力、峰值放热率和峰值温度均有明显的增加效果，同时，增大主预喷间隔降低了三种燃料的峰值压力升高率。在相同主预喷间隔下，D90CH10和D80CH20的峰值放热率和峰值缸内温度均高于D100，峰值压力升高率均低于D100，且D80CH20的峰值放热率和峰值缸内温度最高，峰值压力升高率最低。　　（6）随负荷增加，试验燃料的NOX排放增加。相同负荷下，与D100相比，D90CH10和D80CH20的NOX排放更高一些。在同一负荷下，随EGR率的增加，D100、D90CH10和D80CH20燃料的NOX排放降低，与在0.56MPa负荷下相比，在0.92MPa负荷下EGR率降低NOX的效果更好。在同一负荷和EGR率下，D80CH20的NOX排放最高，依次为D90CH10、D100。随着主预间隔增大，D100、D90CH10和D80CH20燃料的NOX排放略有增大。在同一主预喷间隔下，混合燃料的NOX排放稍高于纯柴油，并随环己醇添加比例的增加而增大。　　（7）D100、D90CH10和D80CH20的颗粒物排放随负荷增加而增加。相同负荷下，与燃用D100燃料相比，燃用D80CH20燃料很大程度降低了颗粒物总数浓度和体积浓度。EGR率从0%增加到4%时，三种燃料的颗粒物排放略微增加，当EGR率继续增加时，颗粒物排放增加幅度上升。同一EGR率下，D80CH20颗粒物排放降低效果最佳。随着主预喷间隔从6℃A增加到20℃A，D100、D90CH10和D80CH20的颗粒物排放量呈现出先增加后减小趋势，但颗粒物排放相差很小。相同的主预喷间隔下，D80CH20的总颗粒物数浓度和体积浓度最低，其次为D90CH10和D100。　　（8）相同负荷下，D80CH20的NOx、超细颗粒物排放低于无EGR率时D100的排放。因此，燃用D80CH20，EGR率为8%可以达到颗粒物和NOX排放同时降低的目的。
作者：	丁美娟
专业：	车辆工程
导师：	陈昊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022