车用油品改善技术对柴油机排放影响的试验研究

发布时间：2017-09-28 22:19

  本文关键词：车用油品改善技术对柴油机排放影响的试验研究

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【摘要】：近年来中国汽车行业飞速发展,国内汽车保有量激增,截止2014年底,我国机动车保有量达到了2.46亿,柴油车占14.1%,随着机动车污染日趋恶化、机动车排放法规日益严格和机动车排放净化装置的不断发展,对车用油品的要求也就越来越高,本文探究三种车用油品改善技术,分别为提升基础柴油的油品、提升发动机机油油品和使用替代燃料,其中我们采用添加柴油添加剂和机油添加剂的方法改善柴油和机油油品,使用聚甲氧基二甲醚(PODE)作为柴油的替代燃料。具体采用的柴油添加剂是一种具有助燃性和清净性的添加剂,机油添加剂是一种生物质的摩擦密封提升剂,PODE为质量比PODE2:PODE3:PODE4=2.553%:88.9%:848%的混合燃料,与纯柴油质量掺烧比分别为5%(P5).8%(P8).10%(P10).12%(P12).15%(P15)和20%(P20)。本研究在柴油发动机试验台架上进行,选取一台直列四缸轻型柴油机进行排放试验,控制相同的试验条件进行负荷特性试验,主要采集一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物的排放,每个试验重复4-5次后剔除异常数据取平均作为最终结果。实验结果如下：(1)使用所选取的柴油添加剂后CO和THC的比排放几乎不变,在低负荷时有一定的升高,大约20%；NOx的比排放在使用添加剂后有一定程度的降低,大约5%,并且排放趋势与基础柴油相似;使用添加剂后,颗粒物质量比排放在低负荷和高负荷下有一定的下降,中负荷时变化不明显,颗粒物数浓度排放在低负荷时有一定升高,中负荷时两者相当,高负荷时有显著的降低。(2)使用所选取的机油添加剂后,CO和THC的比排放没有明显变化,只有在低负荷时会略有降低,降低量分别为16%和13%左右；NOx的比排放有一定的升高,最大可以达到15%左右；颗粒物质量比排放会有一定降低,最大可达53%；使用添加剂对20nm以下和50nm以上的颗粒物数浓度排放有削减作用,同时会略微增加20-50nm范围内的颗粒物数浓度排放。(3)使用PODE与柴油混合燃料后,CO和THC的比排放有所降低,在低负荷下削减量最大,可以达到30%；发动机NOx比排放总体升高,随掺烧比的升高,呈现先升高后降低的趋势,P10的升高量较大,最大可达20%,P20升高量则较小,最大可达12%;在低负荷时,添加PODE可以降低颗粒物数浓度排放,P5的削减量最大,随着掺烧比例的升高,削减量逐渐降低,中负荷时,颗粒物数浓度排放变化不明显,高负荷时,随掺烧比例增加,颗粒物数浓度排放先升高后降低；总体来看,在纯柴油中添加PODE后,随着掺烧比例的增加,凝聚态颗粒物的数量呈现降低的趋势。(4)经过对比不同车用油品改善技术发现,20%质量比的PODE-柴油掺烧燃料(P20)对发动机污染排放控制方面,是一种理想的替代燃料。
【关键词】：柴油添加剂 机油添加剂 聚甲氧基二甲醚 CO THC NOx 颗粒物
【学位授予单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 研究背景9-14
• 1.2 柴油机排放控制对策14-21
• 1.2.1 改善燃烧以降低柴油机排放的主要技术(机内净化技术)16-17
• 1.2.2 柴油机排气后处理技术(机外净化技术)17-18
• 1.2.3 车用油品品质提升技术(源头净化技术)18-21
• 1.3 国内外研究现状21-23
• 1.4 本研究意义、目的及研究内容23-25
• 1.4.1 研究意义23
• 1.4.2 研究目的及研究内容23-25
• 第2章 试验装置及测试方法25-34
• 2.1 发动机实验台架25-30
• 2.1.1 试验用柴油机26-27
• 2.1.2 主要测量仪器27-29
• 2.1.3 试验对象29-30
• 2.2 测试方法30-34
• 2.2.1 试验方案设计30-31
• 2.2.2 测试仪器及方法31-34
• 第3章 柴油添加剂对柴油机排放的影响34-42
• 3.1 柴油添加剂对气态污染物排放的影响34-36
• 3.1.1 柴油添加剂对CO和THC排放的影响34-35
• 3.1.2 柴油添加剂对NOx排放的影响35-36
• 3.2 柴油添加剂对颗粒物排放的影响36-41
• 3.2.1 柴油添加剂对尾气中颗粒物质量(PM)的影响36-37
• 3.2.2 柴油添加剂对尾气中颗粒物数浓度(PN)的影响37-41
• 3.3 结论41-42
• 第4章 机油添加剂对柴油机排放的影响42-49
• 4.1 机油添加剂对气态污染物排放的影响42-44
• 4.1.1 机油添加剂对CO和THC排放的影响42-43
• 4.1.2 机油添加剂对NOx排放的影响43-44
• 4.2 机油添加剂对颗粒物排放的影响44-48
• 4.2.1 机油添加剂对尾气中颗粒物质量(PM)的影响44-45
• 4.2.2 机油添加剂对尾气中颗粒物数浓度(PN)的影响45-48
• 4.3 结论48-49
• 第5章 聚甲氧基二甲醚对柴油机排放的影响49-61
• 5.1 使用PODE混合燃料对气态污染物排放的影响49-51
• 5.1.1 CO和THC49-50
• 5.1.2 NOx50-51
• 5.2 使用PODE混合燃料对颗粒物排放的影响51-60
• 5.2.1 PODE对尾气中颗粒物质量(PM)的影响51
• 5.2.2 PODE对尾气中颗粒物数浓度(PN)的影响51-60
• 5.3 结论60-61
• 第6章 油品品质改进方法对比分析61-65
• 6.1 排放特性影响61-64
• 6.1.1 CO62
• 6.1.2 THC62-63
• 6.1.3 NOx63-64
• 6.1.4 PM64
• 6.2 结论64-65
• 第7章 总结与展望65-68
• 7.1 总结65-66
• 7.2 创新点66
• 7.3 展望66-68
• 参考文献68-76
• 附录A 表格索引76-77
• 附录B 图片索引77-79
• 附录C 化学组分符号及缩写79-81
• 作者简介及科研成果81-83
• 致谢83

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