摘 要

本文借助YC4FA115-40发动机实验台架，采用柴油/DMF混合燃料进行燃烧，研究燃料混合比例、喷油系统参数对柴油机颗粒排放物的影响，所得结果对柴油/DMF混合燃料的应用具有良好的指导意义。

论文主要研究了主喷角、预喷角及预喷量、EGR开度、负荷和转速等因素对其颗粒粒径分布的影响，分析其颗粒排放物的排放特性。研究结果表明：主喷时刻相同时，混合燃料的核模态和聚集模态颗粒相较于柴油都有明显下降；预喷量相同时，随着预喷角度的增加，混合燃料聚集模态颗粒物数量都低于柴油，在预喷角度相同时，随着预喷量的增加，混合燃料的核模态颗粒物会有明显下降，而聚集模态颗粒物变化不明显；在EGR开度较低的情况下，两种混合燃料相较于柴油都有较低的颗粒物排放，且随着DMF掺混比例升高而降低；负荷相同时，混合燃料的颗粒物排放均低于柴油，而随着负荷的增大，混合燃料颗粒物排放都会逐渐增加；转速相同时，混合燃料的聚集模态颗粒物会低于柴油，而核模态颗粒物则会超过柴油。

关键词：DMF；柴油；排放；颗粒物

Abstract

In this paper, We have studied the influence of the fuel combination ratio and injection system parameters on diesel particle emissions by using diesel/DMF blended fuel to carry out combustion with the help of YC4FA115-40 engine test-bed, the research results have good guiding significance for the application of diesel /DMF blended fuel.

This paper mainly studies the influence of main injection angle, pre-injection angle, pre-injection volume, EGR opening,load and speed on particle size distribution,analyzes emission characteristics of particle emissions. The results show that, at the same main injection time, The nuclear modes and aggregated modal particles of the blended fuel are significantly lower than those of diesel fuel;when the pre-injection volume is the same, with the increase of pre-injection angle, the number of particles of blended fuel aggregation modes is lower than that of diesel fuel, at the same pre-injection angle,with the increase of pre-injection volume, the nuclear mode particles of the blended fuel will decrease significantly, while the aggregation mode particles will not change significantly; in the case of lower EGR opening,both of the two blended fuels have lower particle emissions than that of diesel fuel, and decrease with increasing of DMF mixing ratio; with the same load, the particles emission of blended fuel is lower than that of diesel fuel, and with the increase of load, the particles emission of blended fuel will gradually increase; at the same speed, the aggregation modal particles of the blended fuel will be lower than that of diesel fuel, while the nuclear mode particles will exceed that of diesel fuel.

Keywords: DMF, diesel, emissions, particulate matter

目录

第 1 章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 DMF的物化性质 2

1.3 DMF的制备方法 3

1.4 DMF的国内外研究进展 4

1.5 研究的主要内容及方法 5

第 2 章 试验条件和试验方案 6

2.1 试验装置与控制系统 6

2.1.1 试验台架与仪器设备 6

2.1.2 外部燃油供给系统 7

2.1.3 进排气系统及颗粒物检测系统 7

2.1.4 测量与控制系统 9

2.2 试验所用燃料 10

2.3 本章小结 11

第 3 章 DMF/柴油混合燃料燃烧颗粒物排放特性分析 12

3.1 主喷角度的影响 13

3.2 预喷提前角及预喷量的影响 17

3.3 EGR开度的影响 20

3.4 负荷的影响 23

3.5 转速的影响 25

3.6 本章小结 27

第 4 章 结论 28

4.1 全文总结 28

4.2 研究展望 28

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

自19世纪第二次工业革命以来，随着内燃机技术和工业化的迅猛发展，化石能源被过度的开发利用，继而带来的能源枯竭和环境污染问题，成为了阻碍当今人类社会发展的两大主要因素。

首先是能源问题，在国内外诸多学者和科研机构的的论证下，石油资源的总量将会在2020年左右达到最高值，随后便会下降，虽然每年都会探测到新的石油资源，但是增长量毕竟有限，而且开采的难度也会越来越大。改革开放以来我国汽车工业迅猛发展，因此对于石油的需求也在逐渐增长，现如今已是仅次于美国的第二大石油消耗国，在2009年时，我国自产的石油为1.89亿万吨，而从国外进口的石油量达到了1.99亿万吨，也会是说进口石油占到了国内石油总需求量的51.3％，在2010年则达到了55％，我国石油对于国外的依存度更是在2015年达到了惊人的60％，随着这种需求的不断增加，据研究表明这一比例还会在2020年达到65％，这对国家安全来说十分不利。经济的发展需要大量化石能源的支持，而化石燃料大量依赖进口又会对我们国家的能源安全产生威胁，如此产生的巨大矛盾使得如何尽快解决能源问题对我国的社会经济发展显得愈发重要。

其次我们所要面对的又一难题是化石燃料燃烧造成的严重的污染问题。空气中的污染物大部分是从汽车所排放出的废气而来。尾气中包含非常多的有害气体，这其中包括CO、NOx、HC以及硫化物等，尾气中同样还含有大量的，这种气体虽然不属于有害气体，但这种气体的大量排放会带来严重的温室效应。这些气体的大量排放不仅严重破坏了生态平衡，而且更是导致酸雨，雾霾，冰川融化的罪魁祸首，其中大多数气体对于人类健康也存在着不利影响。其中颗粒物排放也在近几年引起了各个国家的高度重视，以北京为例，在一年中有多半的天数空气指标不合格，这其中还不乏严重污染，以及更为严重的雾霾天气，雾霾的出现和汽车大量的尾气排放有着密切的关系。相关研究表明，雾霾如果被长期大量吸入身体，很容易引起身体各个系统的病变，严重者还会成为诱发癌症的原因，同时严重的雾霾同样能够影响正常的人类活动，也会危害交通安全。这样严重的环境污染问题让很多国家从多年前就开始制定了自己的排放法规，并且还在不断完善。目前来说欧洲与美国等国家的排放法规是最为严格的，也为其他的国家树立了很好的榜样。排放标准的愈发严格就要求科研人员持续提出新的降低排放的新方法。我国的排放法规则一直紧随欧洲的排放标准，并且一步步的在接近国际标准，这样的速度同样要求我们的科研人员丝毫不能有所松懈，要尽快找到新的方法来减少这一差距。