煤基-生物基混合燃油喷射与燃烧的研究-动力机械及工程专业毕业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master STUDY ON INJECTION AND COMBUSTION OF COAL-BIOMASS- BASED BLENDED FUEL Candidate： Kang Yubo Student ID: 1120209222 Supervisor： Prof. Qiao Xinqi Assistant Supervisor: Prof. Zhang Wugao Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Mechanical Engineering Affiliation： School of Mechanical Engineering Date of Defence： Feb, 2015 Degree-Conferring-Institution： Shanghai Jiao Tong University 万方数据 万方数据 摘 要 煤基-生物基混合燃油喷射与燃烧的研究 摘 要 煤直接液化柴油 DDCL（Diesel from Direct Coal Liquefaction）及 生物柴油在我国是具有开发和应用前景的代用燃料。本文以煤基-生物 基混合燃油为研究对象，研究其喷射、雾化特性及在发动机上的燃烧、 排放性能。 建立了燃油喷射过程特性试验系统，比较了煤基-石油基混合燃油 的燃油喷射过程，结果表明：喷射脉宽及轨压均会影响燃油喷射过程， 喷射脉宽增大，混合燃油喷油持续期及喷射速率增大，嘴端压力波动 增大，但混合燃油的初始喷射速率及喷油延迟变化不大。轨压增大， 初始阶段燃油喷射速率增大，嘴端压力波动幅度增大。D80(按体积比 DDCL80%+生物柴油 20%混合，D60 的混合比同此理)的嘴端压力较 D60 的波动更为显著。 建立了燃油喷雾特性试验系统，包括纹影光路、高速摄影仪、燃 油喷射系统、同步控制及数据采集系统等；研究了共轨压力、环境压 力、喷射脉宽及燃油掺混比例等因素对煤基-石油基混合燃油喷雾特性 的影响，并比较研究了等热值喷射条件下的喷雾特性。结果表明：增 大共轨压力会导致喷雾贯穿距、喷雾锥角及喷雾面积的增大；环境压 力的增加会导致喷雾锥角的增大和喷雾贯穿距的减小，喷雾面积会随 之下降；喷雾脉冲的增加会增大喷雾贯穿距，但对锥角的影响不大； 当燃油中 DDCL 掺混比例增大时，喷雾贯穿距、喷雾锥角及喷雾面积 都会增大。当发动机喷入等热值的燃油时，混合 DDCL 可以一定程度 上改善燃油雾化情况。 建立了发动机燃烧排放试验台架，包括四缸柴油发动机、电涡流 测功机、燃烧分析仪、尾气分析仪、发动机测控系统等设备。试验研 I 上海交通大学硕士学位论文 究了煤基-生物基混合燃油在主喷时刻、后喷间隔及后喷量在不同工况 下的燃烧排放特性。结果表明：推迟主喷使燃油燃烧重心推迟，可以 降低混合燃油的缸内压力及燃烧放热率，降低 CO、NOx 的排放，但 油耗有所增加。后喷量的增大对主燃阶段影响有限，但增大了后燃阶 段发动机缸内压力及燃烧放热率，NOx 排放降低，适当后喷能降低碳 烟排放，燃油消耗升高。后喷间隔增大后，对发动机缸内压力及燃烧 放热率影响不大，但燃油经济性下降。 关键词：DDCL，生物柴油，喷射，喷雾，喷射策略，燃烧和排放 II - ABSTRACT STUDY ON INJECTION AND COMBUSTION OF COAL- BIOMASS-BASED BLENDED FUEL ABSTRACT Diesel from Direct Coal Liquefaction (DDCL) and biodiesel are two kinds of alternative fuels which have promising future of development and application in our country. The common rail injection quantifier system and the fuel spray characteristic test system are set up. An engine test bench is set up, including a diesel engine, an eddy current dynamometer, a combustion analyzer, an exhaust gas analyzer and an engine control system.