農(nóng)用柴油機(jī)清潔燃燒的燃燒排放性能試驗(yàn)研究.pdf

1、柴油機(jī)碳煙和氮氧化物等有害物排放是制約柴油機(jī)發(fā)展的重要因素。對(duì)于農(nóng)用柴油機(jī),從經(jīng)濟(jì)性考慮出發(fā),不宜將車(chē)用柴油機(jī)排放控制后處理裝置運(yùn)用到農(nóng)用柴油機(jī)上。本文從燃燒本質(zhì)出發(fā),通過(guò)燃油改質(zhì)和燃燒室設(shè)計(jì)兩種方案,進(jìn)行農(nóng)用柴油機(jī)清潔燃燒的燃燒排放性能試驗(yàn)研究。
　　燃油改質(zhì)方案擬通過(guò)柴油摻燒含氧燃料改善柴油機(jī)的燃燒排放。農(nóng)用柴油機(jī)摻燒醇類(lèi)燃料燃燒排放性能的對(duì)比試驗(yàn)研究結(jié)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(zhǎng),最大放熱率峰值升高

2、,最大爆發(fā)壓力推遲。中等轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí),正丁醇柴油和乙醇柴油的動(dòng)力性?xún)?yōu)于純柴油,高轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí),正丁醇柴油和乙醇柴油與純柴油動(dòng)力相當(dāng)。正丁醇柴油比乙醇柴油經(jīng)濟(jì)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(biāo)定轉(zhuǎn)速中高負(fù)荷工況時(shí)NOx排放高于純柴油。醇類(lèi)柴油的Soot排放比純柴油降低,正丁醇柴油相對(duì)于乙醇柴油抑制碳煙生成的工況點(diǎn)更多,在標(biāo)定點(diǎn)的Soot可降低60％。

3、r>　　燃燒室設(shè)計(jì)方案擬通過(guò)直噴燃燒室主副燃燒室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使直噴燃燒室具有渦流燃燒室的優(yōu)良排放。本文開(kāi)展了新設(shè)計(jì)的B、C、D三種燃燒室與原機(jī)燃燒室 A進(jìn)行燃燒排放性能試驗(yàn)研究。在活塞頂部新設(shè)計(jì)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(duì)燃燒有明顯影響。D燃燒室壓縮比過(guò)大,燃燒惡化,啟動(dòng)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(duì)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(jì)性差,Soot排放明顯增加。C燃燒室設(shè)計(jì)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(shí),壓入圓弧副室的空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng),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(qiáng)主室油氣混合,與原機(jī)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(qiáng)流場(chǎng),擴(kuò)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(dòng)性能較好,在中小負(fù)荷工況能

5、夠穩(wěn)定達(dá)到原機(jī)動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)水平,在標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況下Soot排放降低顯著。
　　上述研究表明,采用燃油改質(zhì)方案,與燃用純柴油相比,各種運(yùn)行工況下柴油摻燒小比例醇類(lèi)燃料性能改善明顯,而作為柴油機(jī)的醇類(lèi)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(shè)計(jì)方案,NOx與Soot存在Trade-off關(guān)系,在中小負(fù)荷工況動(dòng)力穩(wěn)定,與原機(jī)相比標(biāo)定轉(zhuǎn)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(jìn)一步優(yōu)化。本文的試驗(yàn)研究