柴油-甲醇組合燃燒NOx、碳煙及甲醛排放特性的研究.pdf

1、柴油-甲醇組合燃燒方式利用甲醇的高汽化潛熱物理特性和燃燒反應(yīng)的化學(xué)特性，能夠達(dá)到同時(shí)降低柴油機(jī)碳煙和NOx排放的目的，而且熱效率也能夠得到一定程度的提高，是未來(lái)取代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式最有前途的技術(shù)之一。本文基于柴油-甲醇組合燃燒概念，利用試驗(yàn)測(cè)試與模擬計(jì)算相結(jié)合的研究方法，對(duì)柴油-甲醇組合燃燒常規(guī)排放物碳煙和NOx的排放特性進(jìn)行了深入的研究，揭示了甲醇燃燒對(duì)柴油燃燒的作用，同時(shí)對(duì)柴油-甲醇組合燃燒非常規(guī)排放物甲醛的排放特性進(jìn)行了探索。

2、 柴油-甲醇組合燃燒臺(tái)架試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：柴油-甲醇組合燃燒方式對(duì)NOx排放降低幅度在30％左右，對(duì)碳煙排放的降低幅度在50％以上；當(dāng)量比油耗比原柴油機(jī)低10％左右，有效熱效率提高6％-11％。超載運(yùn)行的能力較強(qiáng)，冒煙極限功率增幅較大；HC和CO排放通過(guò)后處理裝置后大幅度減少。道路試驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較大。柴油-甲醇組合燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的甲醛排放研究結(jié)果表明：甲醇氧化的中間產(chǎn)物甲醛在排氣中的含量大小是由其生成速率與消耗速率共同決定的

3、；增壓中冷后的組合燃燒排氣溫度升高，但甲醛的排放值卻增大，表明增壓帶來(lái)的掃氣作用導(dǎo)致未燃甲醇濃度的增加是甲醛排放增多的重要原因。 應(yīng)用CHEMKIN軟件對(duì)正庚烷和甲醇組合燃燒反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究結(jié)果表明，甲醇抑制了正庚烷的低溫反應(yīng)過(guò)程，燃燒開(kāi)始時(shí)刻后移，放熱持續(xù)的時(shí)間減小，高溫反應(yīng)放熱率大幅增加，這對(duì)中間產(chǎn)物甲醛的氧化極為有利。對(duì)低溫反應(yīng)的抑制作用主要是甲醇燃料汽化導(dǎo)致缸內(nèi)溫度降低較多，試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算分析表明柴油-甲醇組合燃

4、燒非常規(guī)排放物甲醛能得到有效的控制。 綜合考慮湍流混合與分子擴(kuò)散的作用，本文提出了柴油-甲醇組合燃燒NOx生成的特征時(shí)間模型，它采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)時(shí)間尺度和湍流時(shí)間尺度來(lái)考慮化學(xué)動(dòng)力學(xué)和湍流混合對(duì)NOx生成的影響，模型的計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析表明，該模型能夠較好地預(yù)測(cè)柴油-甲醇組合燃燒NOx的排放。 為了探索柴油-甲醇組合燃燒甲醇對(duì)柴油燃燒的影響，以找到碳煙排放減少的原因，本文通過(guò)修正廣安博之的碳煙生成模型，提出了柴油