高速柴油機(jī)松油-柴油混合燃料低溫燃燒的試驗(yàn)研究.pdf

1、在石化能源短缺和環(huán)境污染危機(jī)的雙重壓力下，尋求可再生、清潔的新型燃料成為當(dāng)下內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。松油是一種來(lái)源廣泛的生物質(zhì)含氧燃料，相比于柴油，其十六烷值低，含氧量較高，沸點(diǎn)低;同時(shí)松油與柴油互溶性好。松油有著與柴油相當(dāng)?shù)臒嶂?，是一種潛在的替代能源燃料。因此，本文首先對(duì)松油-柴油混合燃料進(jìn)行設(shè)計(jì)，減小單一燃料的局限性;其次，通過(guò)噴油策略與EGR相結(jié)合來(lái)控制缸內(nèi)的燃燒過(guò)程，實(shí)現(xiàn)低溫燃燒。
　　試驗(yàn)所用發(fā)動(dòng)機(jī)為四缸渦輪增壓高速柴油機(jī)

2、，其轉(zhuǎn)速固定在1800r/min，混合燃料分別為摻混0％、20％、40％、50％體積松油的柴油(依次記為P0、P20、P40、P50)。首先研究四種燃料在不同負(fù)荷、不同EGR率下的燃燒和排放特性。負(fù)荷特性結(jié)果表明:100％負(fù)荷工況下，P0、P20、P40、P50分別輸出293.5、292.7、290.1、287.2 N·m的扭矩?？梢?jiàn)松油能夠提供與柴油相當(dāng)?shù)膭?dòng)力輸出。EGR率研究結(jié)果表明:對(duì)于四種燃料，當(dāng)EGR率＜24.6％，增加EGR

3、率，對(duì)最大壓力升高率、Soot、CO和THC排放的影響不明顯，但是NOx排放隨EGR增加顯著下降。在相同EGR率下，通過(guò)添加松油改變?nèi)剂咸匦詫?duì)NOx排放的影響較小，但是對(duì)最大壓力升高率的影響較大。當(dāng)EGR率大于24.6％時(shí)，隨著EGR率的增加，由于過(guò)量空氣系數(shù)減小和滯燃期過(guò)度推遲導(dǎo)致Soot、CO和THC的排放急劇上升。當(dāng)EGR率接近40％，NOx的排放幾乎接近為零。在相同EGR率下，由于松油十六烷值低和自身含氧，增加松油摻混比例逐漸降

4、低碳煙的排放，特別是P50在整個(gè)EGR率下碳煙的排放接近于零。中小EGR率對(duì)凝核態(tài)顆粒物(Dp＜50nm)的影響較大，大EGR率對(duì)積聚態(tài)顆粒物(Dp＞50nm)的影響較大。在柴油中摻混松油能夠有效降低碳煙顆粒物的數(shù)濃度和質(zhì)量濃度。
　　其次，選取中等EGR率(24.6％)，研究噴油策略（主噴正時(shí)、噴油壓力、預(yù)噴油量、預(yù)噴正時(shí)）對(duì)四種燃料燃燒和排放特性的影響。結(jié)果表明:對(duì)于噴油壓力一定的單次噴射，提前主噴正時(shí)，缸內(nèi)壓力峰值升高，燃燒

5、始點(diǎn)提前，有效燃油消耗率降低，CO和THC的排放降低;但NOx和Soot排放增加。對(duì)于主噴正時(shí)一定的單次噴射，在引入EGR的低溫燃燒模式下，提高噴油壓力能夠同時(shí)降低NOx、Soot、CO和THC的排放。有效減小了總顆粒物的數(shù)濃度和質(zhì)量濃度，顆粒物數(shù)濃度峰值粒徑(CMD)減小。引入預(yù)噴射，主噴燃油滯燃期縮短，最大壓力升高率降低，放熱率的峰值降低，使主燃燒變得柔和。合理地選擇預(yù)噴正時(shí)和預(yù)噴油量，能夠同時(shí)降低NOx和碳煙排放，并且保證THC和