柴油機(jī)燃用正丁醇-柴油顆粒形成過(guò)程研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)的替代燃料以及顆粒排放等問(wèn)題，引起了各國(guó)政府和學(xué)者的關(guān)注。正丁醇是一種含氧燃料，在柴油機(jī)上應(yīng)用能有效地降低顆粒排放。論文針對(duì)柴油機(jī)燃用正丁醇/柴油混合油情況開(kāi)展了研究，考察不同正丁醇添加比例對(duì)油品的影響，重點(diǎn)分析了顆粒的形成過(guò)程。通過(guò)柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，采集示功圖，探討正丁醇/柴油混合油的缸內(nèi)燃燒壓力、壓力升高率和放熱率等，運(yùn)用掃描電鏡和熱重法，研究了混合油的顆粒形貌特征;通過(guò)構(gòu)建正丁醇/柴油混合油的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，分析了碳煙前驅(qū)物(

2、PAHs)對(duì)顆粒的影響規(guī)律。
　　研究了正丁醇/柴油混合油的基本物理化學(xué)特性。采用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)不同正丁醇添加比例的混合油的餾程、熱值及十六烷值進(jìn)行分析;開(kāi)展了正丁醇/柴油混合油的粘溫特性試驗(yàn);探討了正丁醇添加比例、溫度對(duì)混合油密度及粘度的影響規(guī)律。
　　分析了柴油機(jī)燃燒顆粒的生成過(guò)程，主要包括燃油分解、多環(huán)芳香烴的生成、碳核的形成、顆粒表面生長(zhǎng)。可以得出，多環(huán)芳香烴是碳煙形成的前驅(qū)物質(zhì)，對(duì)最終的生成量有重要的作用。運(yùn)用CHEM

3、KIN軟件，構(gòu)建了包含多環(huán)芳香烴生成過(guò)程的正丁醇/正庚烷的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，并驗(yàn)證了機(jī)理模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)生成速率法，探討了影響多環(huán)芳香烴生成的關(guān)鍵基元反應(yīng)，比較了各基元反應(yīng)對(duì)PAHs生成的作用（促進(jìn)或抑制）。結(jié)果顯示，苯的總生成過(guò)程既有快速生成階段又有快速消耗階段;苯脫氫氧化成苯基是抑制苯生成的關(guān)鍵基元反應(yīng);隨正丁醇添加比例的升高，多環(huán)芳香烴的摩爾分?jǐn)?shù)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻有所延遲，且峰值降低。
　　在186F柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過(guò)燃用不同

4、正丁醇添加比例的混合油，測(cè)量分析柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程及排放污染物。由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨正丁醇添加比例的增加，在全負(fù)荷下，對(duì)比燃燒純柴油，缸內(nèi)燃燒壓力升高;低負(fù)荷工況下，預(yù)混燃燒所占比例變大，放熱率曲線(xiàn)呈現(xiàn)單峰。隨正丁醇添加比例的上升，CO和HC排放量均有明顯升高;煙度明顯降低;在小負(fù)荷工況時(shí)，NOx排放量稍有下降，在高負(fù)荷工況下NOx排放量有所增加。
　　開(kāi)展了掃描電鏡試驗(yàn)，對(duì)不同摻混比例下正丁醇/柴油混合油燃燒顆粒的形貌特征及元素組

5、成進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，混合油燃燒顆粒的結(jié)構(gòu)形式呈團(tuán)狀或鏈狀結(jié)構(gòu);隨著正丁醇添加比例的增加，混合燃料燃燒顆粒的粒徑變小，團(tuán)聚度變高，排列更緊湊;由顆粒樣品能譜圖可以得出，檢測(cè)C元素的X射線(xiàn)強(qiáng)度最高，此外還包含O、Na、Ca、K、Si、Ba、Zn等元素;正丁醇摻混比例升高，檢測(cè)元素C的X射線(xiàn)明顯降低，元素O的X射線(xiàn)有所上升，驗(yàn)證了正丁醇的加入能改善柴油機(jī)的燃燒過(guò)程，降低碳煙排放。運(yùn)用熱重法，圍繞柴油機(jī)燃燒顆粒的熱解特性，研究了正丁醇對(duì)燃燒