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华中科技大学
硕士学位论文
基于醇醚燃料复合燃烧模式的压燃发动机性能与排放特性研究
姓名:谌祖迪
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:张煜盛
2011-01-09
华中科技大学硕士学位论文
摘要
世界性的能源危机和环境问题导致人们对清洁石油替代燃料的开发愈加重视。
二甲醚与甲醇都是含氧的清洁燃料,来源广泛而且排放低,具有广阔的发展前景。
均质充量压缩燃烧(HCCI)与传统燃烧方式相比具有低排放高效率的优势,但由于
二甲醚 HCCI 燃烧受到爆震的限制,工况范围窄,而甲醇在柴油机上无法自行压燃。
采用二甲醚进气道喷射和甲醇缸内直喷的复合燃烧方式则可以同时解决这两个问
题。
本文采用 ZS195 直喷式柴油机作为原型机,将其改造为进气道电控喷射二甲醚,
缸内直喷甲醇的双燃料发动机。在此台架上展开了不同二甲醚/甲醇喷射比、不同供
油提前角下,变转速和变负荷工况二甲醚/甲醇复合燃烧方式柴油机燃烧性能与常规
排放特性的试验,并辅以 EGR 实现运行工况的进一步扩展。同时,利用气相色谱和
傅里叶红外光谱分析技术对其非常规排放物,如甲醇、甲醛、甲酸和甲酸甲酯等进
行了检测分析。
研究结果表明,采用二甲醚进气道喷射和甲醇缸内直喷的复合燃烧方式可以有
效拓宽醇醚燃料发动机的稳定运行工况范围,辅以 EGR 能对工况范围进行进一步的
扩展,随着甲醇比例的增多,HC 与 NOx 的排放均降低,甲醇的排放量增加,甲酸与
甲酸甲酯的排放量减少,甲醛排放与二甲醚甲醇喷射比例的关系不明显;随着有效
功率的增加,CO、HC 的排放量减少, NOx 排放量增大,甲醇的排放量呈现先增高
后降低的趋势,甲醛排放呈现先略有降低后增高的趋势,甲酸与甲酸甲酯的排放均
降低;14°BTDC 供油提前角下,指示热效率提高,工况范围较原供油提前角有进一
步扩展,CO、HC 排放量增加,NOx 排放量大幅降低,甲醇的排放量增多,甲醛的
排放量减少,而甲酸甲酯的排放量与燃料喷射比例有关,在较大的甲醇喷射比例下
甲酸甲酯排放量增多,在较小的甲醇喷射比例下甲酸甲酯的排放量减少。


关键词:复合燃烧二甲醚甲醇燃烧非常规排放
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Global energy crisis and environmental issues makes the development of clean
alternative fuels arousing increasing attention from people. As clean and
oxygen-containing fuels, both dimethyl ether and methanol have been considered to be the
most promising alternative fuels due to the broad resources of its feed stocks and excellent
performance of emissions. Compared with bustion mode, Homogeneous
pression ignition (HCCI) combustion enables lower emissions and higher
thermal efficiency, however the operating range in the DME HCCI engine is limited to
low load because of knocking, and the methanol can pression ignition in diesel
engine. We can solve these two problems by bination of DME injected into intake
pipe and methanol injected directly into cylinder.
The test bed bustion engine is modified and established on a
ZS195 prototype diesel engine. By adjusting the amount of DME/methanol supply and the
advance angle, the experimental study on engine’s performance bustion and
exh