農(nóng)用柴油機清潔燃燒的燃燒排放性能試驗研究.pdf

1、柴油機碳煙和氮氧化物等有害物排放是制約柴油機發(fā)展的重要因素。對于農(nóng)用柴油機,從經(jīng)濟性考慮出發(fā),不宜將車用柴油機排放控制后處理裝置運用到農(nóng)用柴油機上。本文從燃燒本質出發(fā),通過燃油改質和燃燒室設計兩種方案,進行農(nóng)用柴油機清潔燃燒的燃燒排放性能試驗研究。
　　燃油改質方案擬通過柴油摻燒含氧燃料改善柴油機的燃燒排放。農(nóng)用柴油機摻燒醇類燃料燃燒排放性能的對比試驗研究結果表明,與純柴油相比,正丁醇柴油和乙醇柴油的滯燃期較長,最大放熱率峰值升高

2、,最大爆發(fā)壓力推遲。中等轉速1500r/min時,正丁醇柴油和乙醇柴油的動力性優(yōu)于純柴油,高轉速2000r/min時,正丁醇柴油和乙醇柴油與純柴油動力相當。正丁醇柴油比乙醇柴油經(jīng)濟性要好。正丁醇柴油的NOx排放大多數(shù)工況下低于純柴油且降低效果較乙醇柴油更為明顯,而乙醇柴油在標定轉速中高負荷工況時NOx排放高于純柴油。醇類柴油的Soot排放比純柴油降低,正丁醇柴油相對于乙醇柴油抑制碳煙生成的工況點更多,在標定點的Soot可降低60％。

3、r>　　燃燒室設計方案擬通過直噴燃燒室主副燃燒室結構的設計使直噴燃燒室具有渦流燃燒室的優(yōu)良排放。本文開展了新設計的B、C、D三種燃燒室與原機燃燒室 A進行燃燒排放性能試驗研究。在活塞頂部新設計燃燒室分為主室和圓弧副室,圓弧副室位于主室旁邊,有縮口與主室相通。新燃燒室的壓縮比、主副室體積比、縮口尺寸、圓弧副室布置的角度對燃燒有明顯影響。D燃燒室壓縮比過大,燃燒惡化,啟動困難。B燃燒室圓弧副室中心線與噴油器噴射流的中心線不對正,主副室體積比

4、較小,著火提前明顯,壓力升高率大,經(jīng)濟性差,Soot排放明顯增加。C燃燒室設計的壓縮比、主副室體積比、縮口尺寸、圓弧副室布置的角度匹配較好。在壓縮行程時,壓入圓弧副室的空氣產(chǎn)生強烈的渦流運動,促使噴入圓弧副室中的燃油與空氣混合并噴出到主室,加強主室油氣混合,與原機相比較早滿足著火條件,著火提前,膨脹行程由于圓弧副室縮口的作用使之繼續(xù)產(chǎn)生強流場,擴散燃燒迅速,高溫區(qū)域面增大,最高燃燒溫度下降。這使得 C燃燒室啟動性能較好,在中小負荷工況能

5、夠穩(wěn)定達到原機動力和經(jīng)濟水平,在標定轉速工況下Soot排放降低顯著。
　　上述研究表明,采用燃油改質方案,與燃用純柴油相比,各種運行工況下柴油摻燒小比例醇類燃料性能改善明顯,而作為柴油機的醇類替代燃料,正丁醇柴油燃燒排放性能優(yōu)于乙醇柴油。采用燃燒室設計方案,NOx與Soot存在Trade-off關系,在中小負荷工況動力穩(wěn)定,與原機相比標定轉速工況下Soot改善明顯,如要全面提升新燃燒室的性能,燃燒系統(tǒng)需要進一步優(yōu)化。本文的試驗研究