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汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的模型及试验研究

顾洁  
【摘要】: 随着地球大气污染的日益严重、人类生存环境的恶化,以及石油资源的日益匮乏,人们对城市大气主要污染源的机动车提出了新的要求,即降低机动车的有害排放,并积极研究机动车的代用燃料。 本文主要通过建立燃烧产物浓度模型,对乙醇汽油混合燃料的排放进行预测研究,尤其是对汽油中混合含水乙醇的模型预测研究。我们结合汽油机掺烧纯乙醇和含水乙醇的实验,对代用燃料乙醇的相关性能进行研究的同时,验证该模型的正确性。 试验中,我们对汽油机燃用纯汽油和E10、E15、E10W、E15W四种不同比例成分乙醇汽油的扭矩、功率、油耗、排气温度、排放等各项性能进行了测试,并与燃用纯汽油相比较。试验结果显示,发动机燃用混和燃料后依然保持较好的动力性,发动机的能耗率比燃用纯汽油明显降低;发动机的CO排放要明显好于燃用纯汽油时的CO排放,HC排放相仿,但NO的排放却较燃用纯汽油时严重。 本课题建立了一个基于化学热力学平衡方程的燃烧产物浓度预测模型。利用Matlab软件建立模型并求解,对各种燃烧产物浓度进行预测计算,并将模型结果和试验结果进行了对比分析。模型结果与试验结果对比分析显示:预测的燃烧产物浓度变化趋势与试验结果基本一致,但存在一定的数值差异。可见该模型对燃烧产物浓度变化具有定性的预测功效而不能达到定量预测的精度。原因之一是本模型未考虑诸多对排放具有显著影响的物理过程,如缝隙效应、壁面激冷淬熄效应等,其次说明发动机的缸内的过程并不全是平衡过程,许多排放物的生成受化学反应速度,即化学动力学的控制。为了使模型具有更大的实际应用价值,除了必须增加对燃烧过程中的物理过程的详细描述外,所建立的模型还必须是化学动力学模型。


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