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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