醇类/柴油燃烧过程中羰基化合物生成规律的研究

论文摘要

为了阐明柴油机燃用醇类/柴油混合燃料羰基化合物的生成规律,以便制定科学的控制策略降低羰基化合物的排放,本文以全气缸取样系统为基础,燃用纯柴油、甲醇/柴油混合燃料(M8、M13)和乙醇/柴油混合燃料(E10、E20),同时采集完整的示功图,并利用衍生化法对不同燃烧时刻的燃气进行收集、分离。在高效液相色谱仪中检测分析了14种醛、酮羰基化合物,针对醇类/柴油混合燃料的燃烧过程和羰基化合物的生成历程进行研究,研究结果表明:1、柴油机燃用甲醇/柴油(M8、M13)后,与纯柴油相比,柴油机缸内最大爆发压力分别升高5.3%和4.9%;气缸内最高温度升高比例分别为1.1%和3.2%;放热率曲线最高峰值分别增加19.9%和16.6%,放热始点提前,速率加快。燃用乙醇/柴油(E10、E20)后,气缸内最大压力升高了7.18%和16.75%,发生时刻由5oCA ATDC分别提前到4oCA ATDC和3.5oCA ATDC,缸内最高温度也分别增加了4.01%和8.92%。由于使用醇类/柴油燃料,放热始点提前,速率加快,放热率曲线峰值增高,提高了柴油机的热效率。2、燃用甲醇/柴油混合燃料,在任意曲轴转角下甲醛和乙醛的含量最为丰富,其次是丙烯醛、丙醛、丁醛、环己酮、对甲基苯甲醛和己醛,八种物质占总羰基化合物的90%左右,其余醛、酮化合物生成量较小,无明显规律。14种羰基化合物在缸内温度最高阶段(10oCA ATDC～14oCA ATDC)出现峰值,之后,随着燃烧过程的进行呈下降趋势。3、乙醇/柴油混合燃料羰基化合物的生成规律与掺烧甲醇相似,即燃烧过程中,最大生成量依然是甲醛和乙醛,其次是丙烯醛、丙酮、丙醛、丁醛、环己酮、对甲基苯甲醛和己醛,它们的生成量约占总羰基化合物的90%。14种羰基化合物在燃烧过程后期(18 oCA ATDC～50oCA ATDC)呈下降趋势,生成量低于燃烧初期,其中甲醛、乙醛燃烧后期的生成量不到燃烧初期生成量的33.6%。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内、外代用燃料应用与发展趋势
• 1.2.1 主要代用燃料的应用与特点
• 1.2.2 醇类燃料的研究现状
• 1.3 羰基化合物的国内、外研究概况
• 1.3.1 羰基化合物的物理化学性质
• 1.3.2 羰基化合物的检测分析方法
• 1.3.3 羰基化合物的研究现状
• 1.4 研究内容、意义
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 实验装置及羰基化合物的采集、分析方法
• 2.1 柴油机全气缸取样系统简介
• 2.2 醇类/柴油混合燃料的制备
• 2.3 羰基化合物的采集
• 2.3.1 样品采集系统的建立
• 2.3.2 羰基化合物样品采集
• 2.3.3 采样系统的质量保证
• 2.4 羰基化合物的分析方法
• 2.4.1 羰基化合物的分离
• 2.4.2 高效液相色谱仪检测条件的设定
• 2.4.3 绘制标准曲线
• 2.4.4 回收率实验
• 2.4.5 准确度实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 甲醇/柴油混合燃料燃烧过程中羰基化合物生成规律
• 3.1 甲醇/柴油混合燃料对柴油机燃烧过程的影响
• 3.1.1 缸内压力和缸内温度的变化规律
• 3.1.2 放热率的变化规律
• 3.2 甲醇/柴油混合燃料羰基化合物的变化规律
• 3.2.1 燃用M0 纯柴油羰基化合物生成规律
• 3.2.2 燃用甲醇/柴油混合燃料M8 的羰基化合物生成规律
• 3.2.3 燃用甲醇/柴油混合燃料M13 的羰基化合物生成规律
• 3.3 本章小结
• 第四章 乙醇/柴油混合燃料燃烧过程中羰基化合物的生成规律
• 4.1 乙醇/柴油混合燃料对柴油机燃烧过程的影响
• 4.1.1 缸内压力和缸内温度的变化规律
• 4.1.2 放热率的变化规律
• 4.2 乙醇/柴油混合燃料羰基化合物的生成规律
• 4.2.1 燃用乙醇/柴油混合燃料E10 的羰基化合物生成规律
• 4.2.2 燃用乙醇/柴油混合燃料E20 的羰基化合物生成规律
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结与工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢