發(fā)布時間：2020-11-17 03:16

　　 隨著全球范圍內(nèi)對于節(jié)能減排及低碳經(jīng)濟(jì)的不斷重視,為同時滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)及迅猛增加的燃油需求,通過優(yōu)化燃料特性改善發(fā)動機(jī)燃燒過程受到了內(nèi)燃機(jī)燃燒領(lǐng)域研究者的重視。其中采用清潔替代能源能夠在一定程度上緩解資源短缺的狀況,也是降低內(nèi)燃機(jī)排放的有效方法。煤制油作為主要的石油替代燃料之一,在技術(shù)上和商業(yè)運(yùn)作上已經(jīng)趨于成熟,作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料具有良好的應(yīng)用前景。本研究依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,針對持續(xù)急劇增加的燃油需求以及日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),以探索高效清潔的車用替代燃料及同步降低柴油機(jī)氮氧化物(NOx)和超細(xì)微粒排放為目標(biāo),開展煤基費(fèi)托合成柴油(Coal-to-Oil,CTL)與排氣再循環(huán)(EGR)、噴油參數(shù)復(fù)合控制實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)高效清潔燃燒技術(shù)研究。試驗(yàn)研究了CTL燃料對壓燃式發(fā)動機(jī)性能、燃燒及排放的影響規(guī)律,并與國V石化柴油進(jìn)行了對比。通過燃料設(shè)計(jì),制取CTL與石化燃料、酯類含氧燃料的混合燃料,試驗(yàn)研究不同理化特性燃料以及EGR、噴油參數(shù)等邊界條件對于燃燒及排放的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:1、燃料組分及理化特性對發(fā)動機(jī)的性能、燃燒過程及排放特性有著明顯的影響,與普通石化柴油相比,發(fā)動機(jī)燃用CTL經(jīng)濟(jì)性得到改善,在噴油策略不變時轉(zhuǎn)矩略有下降,可以通過調(diào)整噴油策略及燃料理化特性進(jìn)行改善。CTL燃料在燃燒過程中具有良好的著火性,滯燃期較短,壓力升高率降低,對緩解柴油機(jī)工作粗暴、改善發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)性具有積極作用。2、發(fā)動機(jī)燃用CTL燃料可以有效降低CO、HC、NOx排放量及消光煙度,微粒排放中各模態(tài)微粒數(shù)量濃度及總微粒數(shù)量濃度均低于國V柴油。與普通石化柴油相比,CTL燃料的CO、HC、NOx的十三工況加權(quán)平均比排放量分別降低了51.42%、45.62%和14.35%,消光煙度降低范圍為33.33%~80%,微粒排放中核態(tài)微粒及總微粒數(shù)量濃度可降低45%以上。3、引入再循環(huán)排氣(EGR)后,CTL燃料的NOx排放進(jìn)一步降低,消光煙度略有增加,燃用CTL燃料能夠提高發(fā)動機(jī)對于EGR的耐受性。在相同EGR率條件下,CTL的NOx、消光煙度及不同粒徑范圍的微粒數(shù)量濃度均低于石化柴油。4、對于瞬變工況,發(fā)動機(jī)燃用CTL燃料的NOx排放明顯低于石化柴油,在未引入EGR情況下,與國V柴油相比,CTL燃料在增負(fù)荷過程前期的煙度峰值降低近50%,在增負(fù)荷過程結(jié)束時刻,消光煙度降低了44.50%;在引入EGR情況下,CTL燃料的消光煙度降幅為63.76%。因此可以發(fā)現(xiàn),CTL燃料的消光煙度對瞬變工況的敏感性低于國V柴油,同時對于瞬變過程中引入EGR的耐受性更好。5、將CTL作為添加劑與普通石化柴油配合使用,可以改善普通石化柴油的理化特性指標(biāo),有利于改善經(jīng)濟(jì)性、燃燒并降低排放污染物,同時可以改善純CTL燃料動力性不足的問題。適當(dāng)提高噴油壓力,同時引入大比例EGR可以同步降低CTL/國V柴油混合燃料的NOx及微粒排放。與國V柴油相比,CTL添加比例為60%的C60燃料可以達(dá)到良好的性能及排放水平,在噴油壓力為120MPa、EGR率為30%條件下,C60的NOx及消光煙度降幅分別為9.42%和27.27%。6、添加含氧燃料DMC有助于進(jìn)一步降低CTL燃料的CO、HC及微粒排放。燃用DMC添加比例為15%的D15燃料,CO、HC及消光煙度的降低幅度分別為47.62%、62.07%及54.26,但NOx排放增加了10.28%。引入EGR可以進(jìn)一步降低NOx排放,在30%EGR條件下可以使NOx排放降低近75%,同時燃用D15燃料可以改善引入EGR導(dǎo)致的微粒排放惡化程度。與純CTL相比,在相同EGR率(30%)條件下,D15燃料的消光煙度和微�？倲�(shù)量濃度分別降低了61.17%和42.76%�？梢娡ㄟ^調(diào)整CTL燃料特性協(xié)同控制EGR、噴油參數(shù)等邊界條件,能夠同時降低發(fā)動機(jī)的氮氧化物和微粒排放,緩解柴油機(jī)NOx和微粒的矛盾關(guān)系,有利于促進(jìn)CTL燃料在內(nèi)燃機(jī)上的高效清潔利用。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U464
【部分圖文】：

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【參考文獻(xiàn)】

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3 周北楊;燃料噴霧特性對壓燃式發(fā)動機(jī)燃燒及排放的影響規(guī)律研究[D];吉林大學(xué);2016年

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本文編號：2887024