基于噴射策略和燃料設(shè)計(jì)的高效低污染壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究.pdf

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

2、臺(tái)架。分別從噴射策略和燃料設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，配合使用廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)，研究了PPCI發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)。本課題研究分為三個(gè)部分：兩次噴射對(duì)汽油部分預(yù)混壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響、生物柴油/汽油混合燃料部分預(yù)混壓燃的試驗(yàn)研究、生物柴油/乙醇混合燃料部分預(yù)混壓燃的試驗(yàn)研究。
　　從噴射策略對(duì) PPCI發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的結(jié)果中，可以知道：主噴對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響起主要作用，合理地調(diào)整預(yù)噴則能進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。兩次噴射間隔控制在2

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

4、氣摻混CO2的Quasi-EGR率在22%時(shí)降低NOx排放的效果同推遲5 oCA噴射相當(dāng)，但是Quasi-EGR在改善發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能方面表現(xiàn)更佳。
　　10%體積分?jǐn)?shù)的生物柴油便可以使得汽油PPCI脫離進(jìn)氣輔助加熱的依賴(lài)；30%的生物柴油摻混燃料有最佳的綜合性能：在負(fù)荷BMEP為0.316MPa時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)指示熱效率高達(dá)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(duì)于最優(yōu)的燃料設(shè)計(jì)組合，21oCA BTDC的供油提前角最佳；低負(fù)荷時(shí)未中冷的Hot-EGR和中負(fù)荷時(shí)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(jìn)行了全替代燃料（生物柴油/乙醇混合燃料）的PPCI燃燒的試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，生物柴油/乙醇混合燃料能在全負(fù)荷范圍內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)荷有較好的綜合