《甲醇自燃特性及十六烷值改進劑作用機制研究》是依託西安交通大學，由魏衍舉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：甲醇自燃特性及十六烷值改進劑作用機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏衍舉
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發動機燃用柴油時無法避免顆粒物排放。甲醇含氧量高，燃燒過程中不產生碳煙，可以消除發動機燃料產生的顆粒排放。但甲醇十六烷值低，在柴油機上直接噴霧壓縮燃燒利用難度較大。本申請旨在尋找一種火種型十六烷值改進劑以提高甲醇燃料的自燃性。利用快速壓縮機產生高溫高壓來模擬發動機燃燒室環境，結合平面雷射誘導螢光(PLIF)技術，進行甲醇的噴霧與自燃特性和十六烷值改進劑及環境、燃油噴射等條件對其影響規律的研究。在此基礎上，結合甲醇燃燒詳細化學反應機理與噴霧CFD數值模擬，揭示甲醇噴霧自燃過程中物理與化學滯燃期的詳細發展歷程，闡明十六烷值改進劑對甲醇自燃的作用機制，指明新型火種型十六烷值改進劑的研究方向，為現代電控柴油機直接燃用純甲醇奠定理論基礎。此不但為降低柴油機顆粒排放，滿足國VI及以上排放法規提供技術指導，也為我國內燃機的研究與開發、實現能源多樣化及建設清潔高效型社會具有重要意義。
結題摘要
本研究從理論和實驗兩個角度開展了甲醇和柴油等燃料缸內直噴壓縮燃燒的燃燒特性和氧化機理研究。首先設計並搭建了一套快速壓縮燃燒試驗平台，設計完成了燃油缸內直噴了電控單元，實現了裝置的穩定運行。該裝置的壓縮比在25以內靈活可調，活塞最高平均速度可達8m/s，壓縮速度達到國際領先水平。 在該裝置上對甲醇、柴油和正庚烷的缸內直噴壓縮燃燒特性進行了研究。結果表明，柴油在空燃比為24時，壓縮比分別為12.5、15.6、18.7下，滯燃期分別為23ms、13ms、8ms。而甲醇在壓縮比分別為18.7下時仍難以直接壓燃，直到將進氣溫度加熱到200℃時甲醇開始著火。正庚烷作為CN值添加劑與甲醇摻混燃燒研究結果表明，而隨甲醇摻混比例的增加，最大壓力逐漸減小，滯燃期迅速增大。二甲醚HCCI燃燒滯燃期隨空燃比的增大而減小，隨壓縮比的增大而增大。 通過甲醇燃燒詳細化學反應機理分析發現，甲醇中的碳最終都要通過甲醛的裂解和氧化作用最終轉化為CO和CO2，因此它的氧化速率最終決定於甲醛的消耗速率。對甲醇的初期氧化起到抑制作用的主要是消耗OH的主要反應路徑，他們使OH基團最終失去活性而固化為H2O。因此，要激活甲醇的氧化活性，縮短燃燒滯燃期，關鍵在於合理組織反應進程，促進OH基的生成，抑制其消耗。 利用氣相色譜-質譜聯用儀(GC–MS)，定性定量的研究了不同溫度下共沸時汽油和甲醇/汽油混合燃料的餾分。研究結果表明，汽油和M15的混合燃料的餾分中主要是C4-C8的烷烴，烯烴和苯，但作為汽油添加劑的二甲基叔丁醚（MTBE）占質量百分數最大。餾出溫度的升高不僅增加了餾分中組分的種類，也改變了碳原子數的分布情況，C5烴類質量百分數減小，C6、C7烴類增加。甲醇與汽油中的組分有共沸現象，使M0和M15的餾分中各成分質量百分數發生變化，其中，戊烷、2-甲基-2-丁烯和甲苯三種質量百分數變化最大，超過4%。
