基于噴射策略和燃料設計的高效低污染壓燃發(fā)動機的試驗研究.pdf

1、隨著城市環(huán)境污染的加劇，能源消費的壓力增加和二氧化碳排放、油耗法規(guī)的日益嚴格，高效率和低排放發(fā)動機的發(fā)展成為當務之急。
　　為了解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機的燃燒模式下，NOx與碳煙排放、HC和CO與CO2之間“此消彼長”的關系，并獲得更低的燃油消耗，各項新技術被引入到內(nèi)燃機上。如：先進的燃油噴射技術、新型燃燒模式、尾氣后處理技術、以及高品質(zhì)燃油和清潔燃料。
　　本課題研究以一臺單缸四沖程柴油機為基礎，搭建了部分預混壓燃（PPCI）發(fā)動機

2、臺架。分別從噴射策略和燃料設計的角度出發(fā)，配合使用廢氣再循環(huán)（EGR）技術，研究了PPCI發(fā)動機的各項性能參數(shù)。本課題研究分為三個部分：兩次噴射對汽油部分預混壓燃發(fā)動機燃燒和排放的影響、生物柴油/汽油混合燃料部分預混壓燃的試驗研究、生物柴油/乙醇混合燃料部分預混壓燃的試驗研究。
　　從噴射策略對 PPCI發(fā)動機性能影響的結(jié)果中，可以知道：主噴對發(fā)動機性能影響起主要作用，合理地調(diào)整預噴則能進一步提升發(fā)動機的性能。兩次噴射間隔控制在2

3、5 oCA時發(fā)動機性能最優(yōu)；高負荷時，推遲主噴時刻，微調(diào)預噴時刻，并適當減少預噴比例，能很好地調(diào)整燃燒相位，拓展高負荷運行區(qū)間，并大幅降低 NOx排放（1400r/min，BMEP=0.529MPa,進氣溫度47℃時，優(yōu)化噴射策略可以得到高達55％的指示熱效率，同時NOx排放為2.12g/kWh）；低負荷時，25oCA BTDC的主噴+50oCA BTDC的預噴組合，42%的預噴量條件下，可以在37℃進氣溫度下實現(xiàn)汽油 PPCI燃燒；進

4、氣摻混CO2的Quasi-EGR率在22%時降低NOx排放的效果同推遲5 oCA噴射相當，但是Quasi-EGR在改善發(fā)動機綜合性能方面表現(xiàn)更佳。
　　10%體積分數(shù)的生物柴油便可以使得汽油PPCI脫離進氣輔助加熱的依賴；30%的生物柴油摻混燃料有最佳的綜合性能：在負荷BMEP為0.316MPa時，發(fā)動機指示熱效率高達52%，未燃HC指示排放為1.37 g/kWh，CO指示排放為2.23 g/kWh，NOx指示排放為3.46 g/

5、kWh，碳煙排放為0.3BSU；對于最優(yōu)的燃料設計組合，21oCA BTDC的供油提前角最佳；低負荷時未中冷的Hot-EGR和中負荷時的Quasi-EGR均能在幾乎不增加油耗的前提下，降低70%以上的NOx排放。
　　本文還進行了全替代燃料（生物柴油/乙醇混合燃料）的PPCI燃燒的試驗研究。研究發(fā)現(xiàn)，生物柴油/乙醇混合燃料能在全負荷范圍內(nèi)將發(fā)動機的碳煙排放控制在極低水平；50%的乙醇+50%的生物柴油混合燃料在中低負荷有較好的綜合