甲醇-F-T柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與排放研究.pdf

1、隨著石油資源的不斷減少和排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，結(jié)合我國(guó)富煤貧油的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，發(fā)展以煤基替代燃料為主的新能源具有先天優(yōu)勢(shì)和重要的戰(zhàn)略意義。煤制甲醇和煤制油作為煤炭轉(zhuǎn)化加工的深層次產(chǎn)品，由于其在柴油機(jī)上表現(xiàn)出良好的燃燒和排放特性，成為發(fā)動(dòng)機(jī)理想的替代燃料。
　　本文擬通過將甲醇在著火前形成均質(zhì)混合氣，利用少量F-T柴油的壓縮著火，產(chǎn)生多個(gè)著火點(diǎn)引燃均質(zhì)混合氣，提高甲醇的能量轉(zhuǎn)化效率，研究不同參數(shù)對(duì)甲醇/F-T柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放

2、的影響。
　　首先對(duì)0＃柴油、輕F-T柴油和重F-T柴油在柴油機(jī)上的使用性能進(jìn)行了對(duì)比分析。采用一套獨(dú)立的電控噴射系統(tǒng)，控制甲醇從進(jìn)氣管噴射，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，確定了甲醇噴射位置。
　　通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，研究了甲醇/F-T柴油雙燃料供給模式對(duì)單缸柴油機(jī)性能的影響。結(jié)果表明:與燃用0＃柴油相比，采用甲醇/F-T柴油雙燃料供給模式時(shí)柴油機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩基本相近，而燃油使用成本大大降低;甲醇/F-T柴油雙燃料供給模式下HC整體

3、排放較差，大約為0＃柴油的4.5倍;CO排放則隨轉(zhuǎn)速升高呈下降趨勢(shì);NOx排放隨著轉(zhuǎn)速的升高而不斷升高，與0＃柴油相比，平均減少48.41％;碳煙排放隨著轉(zhuǎn)速的升高而先明顯減小后緩慢增大，與0＃柴油相比，平均減少90.55％。
　　進(jìn)一步研究了供油提前角、壓縮比、噴醇量等參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型和常規(guī)排放的影響。結(jié)果表明:三種壓縮比的最大轉(zhuǎn)矩和功率在低轉(zhuǎn)速時(shí)基本相同;壓縮比為16.9時(shí)在中轉(zhuǎn)速的動(dòng)力性表現(xiàn)較好;壓縮比為15.93

4、時(shí)在高轉(zhuǎn)速的動(dòng)力表現(xiàn)較好。壓縮比為16.9時(shí)的HC和CO排放最好;壓縮比為15.4時(shí)NOx整體排放較少;隨壓縮比的增大，碳煙整體排放水平增大。供油提前角為22℃A BTDC時(shí)柴油機(jī)整體動(dòng)力性能表現(xiàn)較好;供油提前角為18℃A BTDC的HC整體排放較低;20℃A BTDC時(shí)CO和碳煙整體排放較好，18℃A BTDC時(shí)較差;供油提前角為22℃ABTDC時(shí)NOx整體排放惡化。隨著甲醇能量占比的增大，HC排放呈增大趨勢(shì);中低負(fù)荷時(shí)CO排放呈增大

5、趨勢(shì)，大負(fù)荷時(shí)排放量基本相同;NOx排放呈減小趨勢(shì);在中低負(fù)荷時(shí)碳煙排放基本相同，大負(fù)荷時(shí)有減少趨勢(shì)，甲醇噴射量的微小變化對(duì)碳煙排放無顯著影響。
　　通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和FTIR測(cè)量并研究了不同轉(zhuǎn)速、供油提前角、缸內(nèi)平均有效壓力、壓縮比以及甲醇能量占比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)甲醛和二氧化碳排放濃度的影響。最終確定當(dāng)壓縮比為16.9、供油提前角22℃A BTDC，甲醇最大能量占比不大于0.75，且隨著負(fù)荷的增加，繼續(xù)適當(dāng)減小甲醇的噴射量，發(fā)動(dòng)機(jī)可以