针对柴油机排放燃料添加剂设计(附件)
目录
1 引言 1
1.1 柴油燃料添加剂概述 1
1.2 添加剂的发展 2
1.3 柴油机燃料添加剂的改善方向 6
1.4 小结 6
2 实验过程与内容 7
2.1 研究方向 7
2.2 软件简介 7
2.3 建立模型 7
2.4 运用GTpower建立四缸柴油机模型 12
2.5 小结 14
3 结果分析 14
3.1 小结 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
柴油机在进行燃料燃烧的过程中,与汽油机相对比,柴油机的燃料与气体的混合程度不像汽油机那么均匀,这使得柴油机燃料更加不容易完全燃烧,从而形成大量以碳为主体的微粒和烟雾。并且在一般情况下,因为柴油自身的特性,在燃烧过程中气缸局部温度很高,并有过量空气充入,因此造成氮氧化物(NOx)的大量生成。尽管在和汽油机的比较下,柴油机由于过量空气系数比较大,一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放量要比汽油机低得多,但其致癌物NOx的排放量相当多。因此,我们需要尽可能的降低柴油机燃烧后尾气中氮氧化物的排放量。目前处理方法主要有便是在柴油中添加一定量的燃油添加剂,使其在燃烧过程中与柴油发生反应,降低污染物排放。因此目前对柴油机燃料添加剂的设计研究便是降低柴油机排放污染的重要方法之一。
本课题便是基于柴油机的燃料添加剂的的设计。现如今,燃料添加剂的种类较多,同时各类添加剂的功能效果差别很大,本文便以此为基础,通过使用GT *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072*
POWER仿真模拟软件对柴油燃油添加剂各项排放指标进行测试分析,从而希望找出有较好的净化污染物排放添加剂组成。
1.1 柴油燃料添加剂概述
1.1.1 添加剂功用
燃油添加剂也被称作节油剂、清净剂、消烟剂等。简单说，燃油添加剂的目的是节能减排,从而使用在柴油燃料燃烧过程中的一种物质。节能即降低燃料的消耗量，增强燃料的完全燃料的量，从而增加经济效应,使车辆在消耗同等燃油的情况下增加行驶里程数。减排即降低有害物质如NOx的排放，主要是通过添加添加剂使其与柴油反应帮助其完全燃烧，降低燃烧后产生的积碳、氮氧化物的生成。就目前而言市面上大部分的柴油有添加剂，它们的功效大多更加倾向于减排。虽然有部分添加剂已经拥有一定的节能效用,但功效仍旧不是十分的明显,相对于减排的效果来说,节能方面的效果相对较差,仍旧需要更加长时间的研究发展。通过大量试验追踪表明，车辆添加燃油添加剂后上路使用，在其使用过程中所排放的污染物可以减少一吨以上（碳氢氧化物、一氧化碳和氮氧化物等）[1]。现如今，国内主要的研发方向倾向于调节燃油添加剂中的化学组成成分，使得柴油能够更加充分燃烧，减少污染物的生成，从而达到减少污染的目的。
1.2 添加剂的发展
1.2.1 柴油添加剂存在的问题
现如今，我国对于燃油添加剂的研究研发申请已经超过了400余项，其中不少项目得到了授权,但多数集中研究的早期阶段。进入21世纪，随着我国经济的进步,人民生活水平提高,在广大的需求和市场提升下，同时面对这日益加重的污染问题,燃油添加剂得的研究和发展得到了长足的进步,但目前燃油添加剂的研究发展再一次进入了瓶颈期。主要原因有两方面:一是添加剂研究本身出现了难以攻克的难点；二是在环境方面，使用燃油添加剂的使得车主的消费增加，并且目前市场上的燃油添加剂质量不一，良莠不齐,因此导致很多驾驶员不会主动购买，影响了发展[2]。
为改进柴油在燃烧过程中的特性,使得其更加完全反应，而在柴油中添加可以帮助其燃烧的物质，便是柴油添加剂。按照其对柴油不同方面的改善特性我们可以将添加剂分成以下三个大的类别。
1.2.2 改良柴油的油性
(1)降凝剂
顾名思义,降凝剂的主要作用便是改进柴油的油性,它是柴油添加剂一个比较常见的的种类。在国外已经有了相当长的研究开发的历史。目前市面上的降凝剂的大多数成分都是由不同种的聚合物相互混合而成的。目前较为常见的便是乙烯醋酸乙烯共聚物,它的适用性十分广泛,对柴油油性的改良也十分的突出,所以目前在市面上推广的最好,美国,日本等国都有其十分优良的产品。但是同时降凝剂又受到其针对性极强这一缺点的制约,可能一种降凝剂只能对一种柴油进行使用,从经济性来看,这无疑对其进一步的推广起到了极大的制约作用,降凝剂的感性受到了多方因素的影响,因此解决降凝剂的问题主要从其反应结构和配置方法两方面着手。针对反应方面,我们通过在共聚反应时添加强极官能团,使得聚合物中同时生成了强极性和非极性基团,这样添加剂的化学组成便变成了三元聚合物,之后便可以通过吸附,共晶或者提高蜡晶分散稳定性等方法,从而增强了对不同柴油的感受性,从而不是只能对单一或者特定的柴油产生感受性[3]。针对制备方面,我们可以选择利用助剂和降凝剂之间的共同作用,这样同样能够增加降凝剂对柴油的感受性,哪怕是面对不同的柴油,也可以根据柴油的特性调整助剂和降凝剂的配置工艺,使其适用不同类型的柴油。
(2)柴油稳定剂
现如今的柴油生产大部分都会使用催化裂化这种二次加工的工艺完成的,但这种方式的缺陷便在于柴油的化学成分中含有大量的硫,氮元素以及不饱和烃,而这些物质在柴油燃烧过程中会相互发生化学反应如酸碱中和,这些反应使得柴油的油性变质,长时间在这种情况下便会产生胶质和沉渣。而在柴油发动机中,滤器,滤嘴又是最容易被这些变质产生的胶质和沉渣所堵塞,形成了积碳,导致柴油机喷雾情况变差,这不仅仅是只是影响了柴油的消耗,因为喷雾情况变差导致相同动力下需要更多的柴油,同时由于沉渣堵塞,导致柴油的燃烧性变得很差,相对应的污染物排放加剧,对环境造成了更大的污染,长时间不处理甚至会导致发动机的损害。大多数情况下,抗氧剂,分散剂都能够改善柴油的氧化稳定性,抗氧剂主要用于防止燃烧过程中酸性物质的形成，抑制自由游离基反应；分散剂的主要功用便是用于分散柴油发生变质后产生的沉渣,从而减小排放颗粒的直径。由于国外的研究和开发较早，对柴油机稳定性的研究在乙基公司、杜邦公司、美孚公司等的探索和开发方面取得了长足的进步，已经有相当成熟的技术，已经开发了相当多的面向市场的柴油稳定剂[4]。而在国内,中国石油大学也相应研制了一类稳定剂,既拥有着去除已经进行了二次加工的柴油中存在着的不稳定部分，同时也发挥了去除硫化物的作用，从而使得柴油的氧化沉渣量得以控制,降低生成量，柴油氧化稳定性得到了大幅度提高[4]。
原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/58222.html
