壓燃式發(fā)動機燃用二甲醚的復合燃燒研究.pdf

1、內燃機面臨能源短缺和環(huán)境污染雙重壓力。本文在一臺改造的2-135柴油機上，以煤基清潔燃料二甲醚為主，研究一種新型的燃燒方式——壓燃式發(fā)動機復合燃燒，即由氣道-氣缸同時噴射燃料，形成均質混合氣和噴霧的復合燃燒，以利用兩種燃燒的優(yōu)點。 （1）試驗研究了二甲醚缸內直噴和LPG進氣道噴射復合燃燒特性和排放特性。結果表明，缸內燃燒過程呈現(xiàn)預混燃燒和擴散燃燒兩階段特點。隨供油提前角和DME熱量比例的增大，缸內直噴燃料燃燒始點均提前。平均有效

2、壓力為0.22MPa,供油提前角為20°CA BTDC時，改變DME熱量比例，平均指示壓力變動系數(shù)COVimep幾乎保持不變。供油提前角為24°CA BTDC時，COVimep則隨著DME熱量比例的增大逐漸減少。當平均有效壓力為0.11MPa，在小DME 熱量比例時，HC排放量隨供油提前角增加而減少的尤為明顯。 （2）試驗研究了LPG缸內直噴和二甲醚進氣道噴射復合燃燒特性和排放特性。結果表明，燃燒過程包括2～4個燃燒階段。當DM

3、E 熱量比例小于27％，放熱率曲線有兩個峰值，它們分別對應進氣道噴射DME的HCCI燃燒冷焰反應、DME熱焰和LPG燃燒的合并燃燒。當DME熱量比例大于27％時，放熱率曲線有四個峰值，由于DME濃度的增加，冷焰反應之后在壓縮沖程過程中DME 發(fā)生熱焰反應，以及缸內直噴LPG在DME 燃燒的熱氛中進行預混燃燒和擴散燃燒。平均有效壓力(BMEP)為0.22MPa時，當DME 熱量比例低于45％，COVimep隨DME熱量比例的升高而急劇減小

4、。供油提前角則對發(fā)動機循環(huán)變動影響較小。BMEP為0.11MPa時，供油提前角取24 °CA BTDC，Nox的排放隨DME 熱量比例的增加呈現(xiàn)急劇增加的趨勢。而供油提前角為14 °CA BTDC時，Nox的排放量不超過5ppm，且受DME 熱量比例的影響小。無論發(fā)動機負荷和供油提前角大小，HC排放量都隨DME 熱量比例的升高，先急劇減少而后保持在一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。若二甲醚熱量比例大于一定數(shù)值，其HC 排放量均比采用火焰引燃方式時的低

5、。供油提前角為24 °CA BTDC時，發(fā)動機負荷大，CO排放量則較低。隨DME熱量比例升高，CO排放量呈線性減小。但CO 排放量均比采用火焰引燃方式時高。 （3）試驗研究了均質DME引燃直噴乙醇的復合燃燒特性和排放特性。結果表明，隨預混合率rp的增加，放熱率呈現(xiàn)不同的階段特性，燃燒過程包括2～4個燃燒階段。隨著rp的增加，DME的熱焰反應、乙醇的預混合燃燒相位不斷提前，而DME冷焰反應的相位幾乎不變。Nox隨rp的變化趨勢與負

6、荷有關。在BMEP≤0.33MPa時，減小rp 可以降低Nox，而BMEP=0.41MPa時，情況正好相反。 （4）進行了二甲醚氣道－氣缸噴射復合燃燒爆震研究。用傅立葉變換和小波變換研究復合燃燒爆震特征。對正常燃燒工況、爆震工況缸內壓力的功率譜密度特性進行分析，結果表明復合燃燒主要爆震頻率帶為5.5～10kHz。負荷和預混合燃料性質對復合燃燒爆震頻率帶影響不大。對正常燃燒工況、爆震工況缸內壓力進行離散小波分析，結果表明，該方法分析