摘 要

本试验在一台四缸排气涡轮增压的柴油机上进行，对不同质量掺混比（10％、20％、30％）的2-甲基呋喃（MF）/生物柴油混合燃料的缸压、放热率、HC、CO等燃烧和排放性能进行了研究，研究结果表明：(1)MF的掺混比对混合燃料的燃烧和排放影响很大，本次的测试燃料中20％掺混比的混合燃料在燃烧性能方面表现最优，且排放方面改善较明显；(2)由于MF的加入降低了生物柴油的十六烷值，延长了滞燃期，使燃料预混合充分，且燃料的含氧量增加，加快了燃烧速率，缸内峰值放热率高，缸内温度较高，一定程度上降低了HC和CO的排放，但是NOx的排放量升高；(3)在测试的负荷内，低负荷阶段MF的添加对混合燃料的燃烧和排放改善效果并不明显，但是到了中高负荷，混合燃料相较于纯生物柴油有明显的燃烧热效率改善，混合燃料的HC和CO排放量下降幅度较大且开始低于纯生物柴油，在高负荷区域几乎实现CO的零排放；(4)在添加了MF后整个负荷范围内相较于纯生物柴油，柴油机的非常规排放物醛类有所升高，而苯类排放物降低较明显。适当质量掺混比的MF-生物柴油可以明显优化生物柴油的雾化和燃烧，并改善HC、CO和苯的排放。

关键词：MF，生物柴油，变负荷，燃烧，排放

Abstract

This test was carried out on a four-cylinder exhaust turbocharged diesel engine.We studied the combustion and emission performance of MF/bio-diesel in different mass ratios(10%, 20%, 30%). The results shows that : The blending ratio of MF has a great influence on the combustion and emission of mixed fuels. In this test, the 20% blending ratio of the mixed fuel in the combustion performance is the best, and the emission improvement is more obvious.That’s because the addition of MF increases the oxygen content of the bio-diesel and reduces the cetane number, which prolongs the ignition delay period and accelerates the combustion rate. The peak heat release rate in the cylinder is high, which reduces the emission of HC and CO to a certain extent.At the same time the emission of NOx increases. In the test load, the addition of MF has no obvious improvement in the combustion and emission of the mixed fuel in the low load stage.But from medium to high load, the mixed fuel has a significant improvement in the heat efficiency compared to pure biodiesel.With the load rises, the HC and CO emissions of the blended fuel decrease more and are lower than pure bio-diesel.Almost zero CO emission is achieved in high-load regions. After the MF is added, the aldehydes of the unconventional emissions of the pure biodiesel engine increase over the entire load range while the benzene emissions are significantly reduced. Proper blending ratio of MF/bio-diesel can significantly improve the atomization and combustion of bio-diesel and improve the emission of HC , CO and benzene.

Key words: MF,biodiesel,variable load,combustion, emission

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1 选题背景及意义 1

1.1.2汽车排放法规 2

1.1.3我国环境问题及能源政策 3

1.2生物柴油及MF概述 4

1.2.1生物柴油特性 4

1.2.2 生物质燃料MF的特性 5

1.3生物柴油及MF的国内外研究现状 6

1.4研究的基本内容、目标、技术方案及措施 8

1.4.1研究的基本内容 8

1.4.2研究的目标 8

1.4.3技术方案及措施 8

第2章 试验设备及方案 9

2.1试验设备及测试系统 9

2.1.1 发动机台架仪器 9

2.1.2 燃油供给系统 11

2.1.3 进气系统及废气再循环系统 11

2.2 试验数据采集系统 12

2.2.1 缸压采集及分析系统 12

2.2.2 排气分析系统 12

2.3 试验方案 13

第3章 不同质量掺混比MF-生物柴油混合燃料的燃烧特性 14

3.1试验研究方案 14

3.2 MF-生物柴油混合燃料的燃烧特性研究 15

3.2.1 MF-生物柴油混合燃料燃烧的缸压曲线以及放热率曲线 15

3.2.2最大压力升高率 17

3.2.3 滞燃期与燃烧持续期 18

3.2.4燃油经济性分析 20

3.3本章小结 21

第4章 不同掺混比的MF-生物柴油排放性能 22

4.1 MF掺混比对柴油机常规排放物的影响 22

4.1.1 MF的添加对HC、CO排放的影响 22

4.1.2 MF的添加对NOx排放的影响 24

4.2 MF掺混比对柴油机非常规排放物的影响 25

4.3本章小结 26

第五章 总结与展望 28

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1引言

1.1.1 选题背景及意义

近年来各国对能源的需求日益增加，人们也越来越重视能源问题。全世界范围内煤、石油等化石能源占全球能源总消耗的约85%，核能、太阳能、风能、等能源仅占15%。化石燃料成本较低，各国开采以及使用的技术较为成熟，并且实现系统化和标准化。虽然部分发达国家在遭受石油危机后，想方设法地采取各种措施来摆脱对石油的依赖，但是在未来20多年里，石油仍然是全球最主要的能源之一，全球供需量大约将以每年1.9%的速度稳定增长，预计2020年能源消耗量将比现在增长三倍，由此可见化石能源仍然是我们生存的能源基础。我国是发展中国家，正处在人均能源消耗量增长较快的起步阶段，石油需求量较大。预计今年原油消费量为2.7亿吨，2020年将达到4.0-4.5亿吨；而我国一直是一个人均能源相对较少的国家，人均可采石油、天然气储量仅占世界平均值的20.1%、5.1%，尤其是原油，目前对外依存度已经超过60％的警戒线，我国能源供需矛盾十分尖锐。