醇类/柴油燃烧过程中羰基化合物生成规律的研究

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为了阐明柴油机燃用醇类/柴油混合燃料羰基化合物的生成规律,以便制定科学的控制策略降低羰基化合物的排放,本文以全气缸取样系统为基础,燃用纯柴油、甲醇/柴油混合燃料(M8、M13)和乙醇/柴油混合燃料(E10、E20),同时采集完整的示功图,并利用衍生化法对不同燃烧时刻的燃气进行收集、分离。在高效液相色谱仪中检测分析了14种醛、酮羰基化合物,针对醇类/柴油混合燃料的燃烧过程和羰基化合物的生成历程进行研究,研究结果表明:1、柴油机燃用甲醇/柴油(M8、M13)后,与纯柴油相比,柴油机缸内最大爆发压力分别升高5.3%和4.9%;气缸内最高温度升高比例分别为1.1%和3.2%;放热率曲线最高峰值分别增加19.9%和16.6%,放热始点提前,速率加快。燃用乙醇/柴油(E10、E20)后,气缸内最大压力升高了7.18%和16.75%,发生时刻由5oCA ATDC分别提前到4oCA ATDC和3.5oCA ATDC,缸内最高温度也分别增加了4.01%和8.92%。由于使用醇类/柴油燃料,放热始点提前,速率加快,放热率曲线峰值增高,提高了柴油机的热效率。2、燃用甲醇/柴油混合燃料,在任意曲轴转角下甲醛和乙醛的含量最为丰富,其次是丙烯醛、丙醛、丁醛、环己酮、对甲基苯甲醛和己醛,八种物质占总羰基化合物的90%左右,其余醛、酮化合物生成量较小,无明显规律。14种羰基化合物在缸内温度最高阶段(10oCA ATDC~14oCA ATDC)出现峰值,之后,随着燃烧过程的进行呈下降趋势。3、乙醇/柴油混合燃料羰基化合物的生成规律与掺烧甲醇相似,即燃烧过程中,最大生成量依然是甲醛和乙醛,其次是丙烯醛、丙酮、丙醛、丁醛、环己酮、对甲基苯甲醛和己醛,它们的生成量约占总羰基化合物的90%。14种羰基化合物在燃烧过程后期(18 oCA ATDC~50oCA ATDC)呈下降趋势,生成量低于燃烧初期,其中甲醛、乙醛燃烧后期的生成量不到燃烧初期生成量的33.6%。
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