第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 替代燃料的发展现状与趋势 3
1.1.2 甲醇在替代燃料中的地位 4
1.1.3 甲醇在应用中应解除的疑虑 4
1.2 甲醇在内燃机中的应用与发展 5
1.2.1 掺混方式燃烧甲醇柴油燃料 5
1.2.2 纯甲醇燃烧方式 8
1.3 甲醇燃料在柴油机应用中存在的不足 9
1.4 本书采用的技术路线 9
第2章 甲醇柴油微乳液的制取 11
2.1 微乳液概述 11
2.2 微乳液的形成机理 13
2.2.1 物质互溶的理论基础 15
2.2.2 多液互溶的理论基础 18
2.2.3 表面活性剂理论 21
2.3 微乳液形成热力学 24
2.3.1 微乳液的热力学稳定性 24
2.3.2 微乳液的动力学稳定性 25
2.4 制取甲醇柴油微乳液的试验研究 26
2.4.1 助溶剂的选择与匹配 26
2.4.2 微乳液的制取方法 27
2.4.3 不同助溶剂的试验 28
2.5 乙醇在微乳液中的影响 32
2.5.1 乙醇-生物柴油-柴油三相体系的互溶性 32
2.5.2 甲醇-生物柴油-柴油三相体系的互溶性 35
2.5.3 乙醇-生物柴油-柴油体系与甲醇-生物柴油-柴油体系的对比 37
2.5.4 甲醇-乙醇-生物柴油-柴油四元混合燃料的互溶性 37
2.6 甲醇柴油微乳液形成的热力学函数计算方法及分析 39
2.6.1 计算方法 40
2.6.2 影响因素分析 41
第3章 甲醇柴油微乳液的配制及理化特性研究 44
3.1 试验装置及试验方法 44
3.1.1 试验设备与材料 44
3.1.2 试验试剂 44
3.1.3 试验方法 44
3.2 甲醇柴油微乳化燃料的配制 44
3.3 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料的主要理化特性研究 46
3.3.1 冷滤点 46
3.3.2 密度 46
3.3.3 黏度 47
3.3.4 蒸馏特性 48
3.3.5 表面张力 48
3.3.6 十六烷值 49
3.3.7 热值 50
3.3.8 腐蚀性 51
第4章 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料燃烧的数学模型 53
4.1 基本控制方程 53
4.2 湍流方程 54
4.2.1 湍流数值模拟方法 54
4.2.2 近壁函数方程 56
4.3 喷雾方程 57
4.3.1 油滴碰撞模型 58
4.3.2 油滴蒸发模型 59
4.3.3 油滴阻力模型 61
4.3.4 油滴喷雾液相模型 61
4.3.5 离散相与连续相联系方程 64
4.4 化学动力学反应 64
4.4.1 基元反应 65
4.4.2 反应机理的敏感性分析 66
4.4.3 热力学-化学动力学反应 67
4.5 排放模型 68
4.5.1 氮氧化物排放模型 68
4.5.2 碳烟排放模型 70
第5章 发动机试验台架测试系统的开发 72
5.1 内燃机测试 72
5.1.1 发动机试验台架简介 72
5.1.2 发动机台架性能试验 72
5.1.3 内燃机性能参数的主要特点 75
5.2 传感器与数据采集系统理论 76
5.2.1 传感器的组成及分类 76
5.2.2 数据采集系统理论 76
5.3 发动机CAT系统的设计方案 78
5.3.1 硬件平台 79
5.3.2 软件结构 87
5.4 实验线路抗干扰措施 100
5.4.1 硬件方面 101
5.4.2 软件方面 101
第6章 柴油机燃用甲醇-生物柴油-柴油混合燃料的试验研究 102
6.1 试验设备 102
6.1.1 柴油机 102
6.1.2 测试仪器 102
6.1.3 台架布置示意图 103
6.1.4 发动机CAT测试系统 103
6.1.5 试验用燃料的制备 104
6.2 柴油机示功图的测试 104
6.2.1 示功图 104
6.2.2 测试系统缸压数据的采集 105
6.2.3 上止点的测录和标定 106
6.3 试验结果分析 106
6.3.1 混合燃料的外特性比较 106
6.3.2 混合燃料负荷特性分析 107
6.3.3 常规物排放特性分析 109
6.3.4 非常规排放物排放分析 112
6.3.5 混合燃料的燃烧特性分析 113
6.3.6 混合燃料循环变动分析 115
第7章 模型的验证及其应用 119
7.1 数学模型的实现 119
7.1.1 柴油机参数的选取 119
7.1.2 边界条件 119
7.1.3 初始条件 120
7.1.4 网格划分 121
7.2 试验验证 122
7.2.1 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料示功图的比较 122
7.2.2 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料的NOx排放特性比较 123
7.3 模型的应用与分析 124
7.3.1 混合燃料燃烧与排放的分析 124
7.3.2 不同甲醇含量对燃烧排放的影响 131
7.3.3 不同循环供油量对燃烧的影响 136
第8章 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料加速工况的分析与研究 141
8.1 柴油机加速工况与相对应的稳定工况比较 141
8.2 加速工况下柴油机循环指标的理论分析 142
8.3 加速工况的分析方法与求解 143
8.4 加速工况下转速变化分析 145
8.5 加速工况下柴油机每循环供油量变化分析 146
8.6 柴油机自由加速工况下的示功图分析 146
8.7 加速工况下的燃烧过程分析 149
8.7.1 滞燃期 149
8.7.2 燃烧持续期 149
8.7.3 加速过程中的燃烧化学反应机理 150
8.8 加速工况下缸内过程的动力性评价问题 150
8.9 加速工况下碳烟与NOx的预测 151
附录 甲醇-生物柴油-柴油混合燃料简化反应式 153
参考文献 155