摘 要

本论文由当前世界及我国面临的能源危机、环境污染等问题引出寻找替代燃料，推广使用生物质能，尤其是生物质乙醇的观点，着眼在发动机行业使用含水酒精重整燃料掺烧的技术。论文主要研究了含水酒精作为发动机代用燃料的意义、含水酒精重整燃料的成分分析，重点讨论了柴油机掺烧含水酒精重整燃料对充气系数的影响这一具体问题。

论文首先通过数学建模，进行理论计算，而后采用MATLAB作数值分析得出了柴油机在不同掺烧率、重整率或凝结率下，掺烧含水酒精重整燃料对充气系数的影响。研究结果表明：在其他条件一定时，掺烧率高，对柴油机充气系数影响大；凝结率高，对柴油机充气系数影响小；在某一凝结率（约0.4≤γ≤0.5）下，重整率的大小对柴油机充气系数无影响；低于该凝结率时，重整率越高，对充气系数的影响越小；反之，越大。试验结果验证了这一观点。

关键词：重整燃料；含水酒精；掺烧；柴油机；充气系数

Abstract

This paper is based on the current world and China's energy crisis and environmental pollution problems, then lead to the search for alternative fuels to promote the point of using biomass energy, especially biomass ethanol, and focus on the engine industry using aqueous ethanol reforming fuel blending technology. This paper have mainly studied the significance of aqueous alcohol as diesel engine alternative fuel, the analysis of composition of aqueous alcohol reforming fuel, and highlighted the specific problem of the effect of the charging coefficient of diesel engine mix-burning aqueous alcohol reforming fuel.

Through mathematical modeling, theoretical calculation and numerical analysis by MATLAB, this paper come to the conclusion for the diesel engine burning rate, reforming rate or condensation rate under different doped, influence of mix-burning of aqueous ethanol reforming fuel to charging coefficient.

The result shows that: in a certain conditions, burning rate is high, the diesel engine charging coefficient greatly; the condensation rate is high, the inflation coefficient of little influence on diesel engine; in a condensation rate (about 0.4≤γ≤0.5), reforming rate had no effect on the diesel engine in low inflation coefficient; the condensation rate, reforming rate is high, influence on the inflation coefficient is smaller; on the contrary, the greater the. The experimental results verify this view.

Key Words：Reformed fuel；Aqueous ethanol；Mix-burning；Diesel engine；Charging coefficient

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的及意义 1

1.1.1 全球能源现状 1

1.1.2 生物质燃料的特点、应用价值及发展前景 3

1.1.3 含水酒精重整燃料的特点、应用价值及发展前景 4

1.1.4 柴油机掺烧不同燃料的国内外研究现状分析 5

1.1.5 研究发动机充气系数的意义 5

1.2 本文的主要工作 6

第2章 柴油机充气系数影响因素的理论计算及分析 7

2.1 计算条件与重要参数 7

2.1.1 计算条件 7

2.1.2 充气系数 7

2.1.3 掺烧率 7

2.1.4 重整率 8

2.2 理论计算 8

2.2.1 含水酒精重整燃料成分分析 8

2.2.2 重整率β、掺烧率X对φ_c的影响 9

2.2.2.1 理论计算 9

2.2.2.2 数值模拟 10

2.2.2.3 结果分析 11

2.2.3 凝结率γ对φ_c的影响 12

2.2.3.1 理论计算 12

2.2.3.2 数值模拟 13

2.2.3.3 结果分析 13

2.3 小结 14

第3章 掺烧含水酒精重整燃料发动机试验结果及分析 15

3.1 试验台架 15

3.2 试验原理 16

3.3 试验结果与分析 17

3.3.1 试验记录 17

3.3.2 充气系数换算计算 18

3.4 小结 19

第4章 研究结论及展望 20

4.1 研究结论 20

4.2 研究展望 20

参考文献 21

附 录 23

理论计算MATLAB程序1 23

理论计算MATLAB程序2 25

理论计算MATLAB程序3 26

实验记录表 28

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 研究的背景、目的及意义

1.1.1 全球能源现状

能源问题已成为当今世界性的一个重大问题。各个国家不仅在追求更高的经济利益，同时也在争夺能源的开发和利用。目前，我国能源消耗体量巨大，并且对各类能源的需求及依赖程度已经越来越高，然而现阶段自我生产能力不足以支撑如此庞大的能源消耗。为了满足生产、生活、国防、科技等方面的需要，为了更加合理使用世界能源资源，为了促进可持续发展，能源研究和合理消费已经成为国家科技战略的基本内容。

目前，汽、柴油机的主要燃料来源于石油。因此，石油资源是发动机行业生存和发展的基础。当前中国的石油生产量仅能满足一半的国内总消费量，换言之，净进口量已高达50%，而其中汽、柴油机油消费占石油总消费量的2/ 3以上^[1]。