汽/柴油宽馏分燃料的燃烧与排放特性试验研究

摘要

新一代内燃机燃烧技术HCCI采用预混合、压燃、低火焰温度的燃烧方式,可同时降低氮氧化物(NOX)和颗粒(PM)排放,但还需要解决着火时间控制和拓宽运行工况范围的问题。采用两种或多种特性不同而又相互补充的燃料混合作为HCCI燃料被认为是控制HCCI燃烧过程的有效方法之一。
　　本文将汽油和柴油按体积比1:2混合,按40-240℃(F24)、40-270℃(F27)、40-300℃(F30)三个馏程重新蒸馏,并提取出相应馏分的燃料。在一台配备BOSCH第二代高压共轨电控喷油系统的四缸直列增压柴油机上对F24、F27和F30燃料进行燃烧与排放特性试验研究。
　　试验表明,与纯柴油(F1)相比,在同等条件下,F24、F27和F30燃料的缸内最大爆发压力和最大压力升高率升高,峰值出现时刻后移。F1滞燃期最短,F24滞燃期最长,F27和F30的着火相位基本一致。在喷油轨压130MPa,喷油量为30mg(56％负荷)时,发动机燃用F24、F27燃料的动力性能比燃烧纯柴油差;而F30燃料的有效功率比纯柴油略有提高。F24、F27和F30燃料的碳烟排放比纯柴油低,F30的碳烟排放比F24、F27高;四种燃料的NOX排放量由大到小排序是F24>F27>F1>F30。
　　随着进气温度升高,F24、F27和F30燃料的着火相位提前,最大压力升高率、放热率峰值、缸内最大爆发压力降低,碳烟排放略有增加,NOX排放先减少后增加。
　　随着喷油压力的增大,F24、F27和F30燃料的滞燃期缩短,最大压力升高率增大,着火相位提前,CA50提前,放热率增大,缸内最大爆发压力提高。小负荷(32%)时,发动机有效功率略有下降;当负荷加大(56%)时,发动机有效功率有所上升。烟度总体上呈下降趋势,NOX排放量呈现上升趋势。
　　随着主喷提前角的增大,F24、F27和F30燃料的缸内最大爆发压力增大,放热率峰值前移;滞燃期呈现类似U型曲线变化,最大压力升高率显著升高;有效功率在-5℃A ATDC时最大;碳烟排放下降,NOX排放量显著增加。
　　随着预喷油量增加,F24、F27和F30燃料的预喷放热率峰值增大,着火相位稍有提前,缸内最大爆发压力增大,主喷燃烧放热率峰值有所下降;发动机有效功率下降,有效燃油消耗率上升;碳烟排放降低,NOX排放量增大。随着预喷正时提前,F24、F27和F30燃料的缸内最大爆发压力下降,最大压力升高率增大,发动机有效功率下降,碳烟排放降低,NOX排放量减少。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2内燃机工业面临的问题

1.3内燃机新型燃烧方式及其燃料设计

1.4本论文课题研究意义及主要内容

第二章 试验设备及研究方法

2.1试验台架

2.2试验方案

2.3试验方法

2.4本章小结

第三章 不同馏分燃料燃烧特性的试验研究

3.1不同馏分燃料对柴油机燃烧特性的影响

3.2进气温度对不同馏分燃料燃烧特性的影响

3.3喷油压力对不同馏分燃料燃烧特性的影响

3.4主喷提前角对不同馏分燃料燃烧特性的影响

3.5预喷对不同馏分燃料燃烧特性的影响

3.6本章小结

第四章 不同馏分燃料排放性能的试验研究

4.1不同馏分燃料对柴油机排放特性的影响

4.2进气温度对不同馏分燃料燃烧排放特性的影响

4.3喷油参数对不同馏分燃料燃烧排放特性的影响

4.4本章小结

第五章 全文总结和工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文