生物柴油替代燃料及其相關(guān)混合燃料的自點火研究.pdf

1、能源問題和大氣污染問題對傳統(tǒng)發(fā)動機的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)，新型清潔高效的燃燒模式以及替代燃料的使用是解決這些問題的有效途徑之一。而對新的燃燒模式如均質(zhì)壓燃（HCCI）和低溫燃燒（LTC）等研究發(fā)現(xiàn)，燃料的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)對燃燒的控制有至關(guān)重要的作用，特別是對替代燃料如生物柴油、醇類和二甲醚等的燃燒機理詳細(xì)研究是十分必要的。激波管的定容特性以及快速加熱加壓特性被認(rèn)為是研究燃料燃燒特性最理想的工具之一，而生物柴油替代燃料及其混合燃料在發(fā)動機工作條件

2、下的激波管試驗數(shù)據(jù)卻非常少。本文基于激波管試驗平臺，對于生物柴油替代燃料癸酸甲酯（MD）以及癸酸甲酯與正庚烷、醇類以及二甲醚（DME）混合燃料在發(fā)動機工作條件下的點火特性進行了研究。
　　本文在借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有激波管的特點的基礎(chǔ)上，搭建了一套高壓激波管系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在寬廣的溫度和壓力范圍內(nèi)研究氣相或者氣液兩相（氣溶膠）混合物的點火延時。該系統(tǒng)的激波衰減在5％/m以內(nèi)，系統(tǒng)試驗重復(fù)性良好。
　　鑒于癸酸甲酯常溫下的飽和蒸氣壓非

3、常低，本文在加熱的激波管上對癸酸甲酯在中、高壓力下的自點火特性進行了研究，特別研究了廢氣再循環(huán)（EGR）對點火延時的影響。本文以氮氣、二氧化碳和水蒸氣的混合氣和純氮氣分別為模擬EGR，研究了相同條件下不同 EGR率對點火延時的影響，發(fā)現(xiàn)隨著EGR率的增大，點火延時明顯增大。并且進一步研究了在相同EGR率條件下，不同EGR成分對點火延時的影響，發(fā)現(xiàn)EGR成分差異對點火延時影響不大。試驗結(jié)果分別將美國勞倫斯國家實驗室（LLNL）的Herbi

4、net等人、法國南錫大學(xué)（Nacy）的Glaude等人和普林斯頓大學(xué)（PU）的Diévart等人的機理進行了驗證，發(fā)現(xiàn)了三個機理本身存在的差異。20大氣壓下Herbinet機理的模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合得很好，而50大氣壓下Glaude機理和Diévart機理的模擬結(jié)果與試驗結(jié)果總體上吻合得都較好。并且通過回歸分析給出了EGR和壓力對點火延時影響的權(quán)重指數(shù)。
　　進一步，研究了MD/正庚烷和MD/醇類混合燃料的自點火特性，研究了不同

5、當(dāng)量比和混合率對點火延時的影響，發(fā)現(xiàn)MD/正庚烷的混合燃料的點火延時對當(dāng)量比變化較敏感，點火延時因混合率改變所引起的變化不大，而MD/醇類混合燃料對當(dāng)量比和混合率變化都比較敏感。并且研究了相同MD/醇類混合比下，添加不同醇類（乙醇和正丁醇）對點火延時的影響，試驗發(fā)現(xiàn)MD/正丁醇混合燃料的點火延時要小于MD/乙醇混合燃料的點火延時。在對MD/DME進行了數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對比了添加乙醇和DME的差別，并對發(fā)動機工作條件下乙醇和DME的點火