燃燒室?guī)缀涡螤顚?duì)生物柴油機(jī)性能的影響

試驗(yàn)通過(guò)改變?nèi)紵业膸缀涡螤?，研究其?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放特性的影響。使用生物柴油需對(duì)直噴式柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)和燃燒室進(jìn)行改動(dòng)，直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣的形成主要依賴于燃燒室的形狀。在本次研究中，選取了柴油機(jī)常見(jiàn)的3種燃燒室形狀，分別為半球型燃燒室、環(huán)型燃燒室和淺盆型燃燒室，如圖1所示。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使3種燃燒室容積相等，因此3種方式的壓縮比也相同。淺盆型燃燒室的深度較小，腔體直徑大，因此能夠給小渦流和湍流運(yùn)動(dòng)更多空間；半球型燃燒室由于直徑比隨深度變化，除了得到部分小渦流之外，還可得到擠流運(yùn)動(dòng)；環(huán)形燃燒室可以得到強(qiáng)擠流運(yùn)動(dòng)。

試驗(yàn)使用單缸4沖程水冷Kirloskar柴油機(jī)，配有1個(gè)3孔噴油器，試驗(yàn)時(shí)噴油壓力保持在20MPa，以確保良好的燃油霧化。試驗(yàn)選用了2種燃料，分別為純柴油以及體積分?jǐn)?shù)為20%水黃皮甲酯與柴油的混合生物柴油。

試驗(yàn)時(shí)用純柴油起動(dòng)柴油機(jī)并進(jìn)行熱機(jī)，之后再切換為混合生物柴油進(jìn)行試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)分別在0、25%、50%、75%和100%負(fù)荷下運(yùn)行。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)排放測(cè)試更具有意義，不同燃燒室試驗(yàn)在相同的操作工況下進(jìn)行，即發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、空燃比分別保持相同。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在使用混合生物柴油時(shí)，相比于半球型和淺盆型燃燒室，環(huán)型燃燒室能夠增加有效熱效率并降低有效燃油消耗率，同時(shí)其CO、HC和碳煙排放也相對(duì)較低。水黃皮甲酯含氧，環(huán)型燃燒室混合氣形成更好，導(dǎo)致燃燒室溫度相對(duì)更高，所以其NOx相對(duì)較高。由于環(huán)型燃燒室具有較高的燃燒室壁溫和較好的氣流運(yùn)動(dòng)，使得環(huán)型燃燒室的滯燃期明顯短于半球型和淺盆型，并且缸內(nèi)壓力相對(duì)較高。對(duì)于所有燃燒室來(lái)說(shuō)，使用混合生物柴油相比于純柴油的預(yù)混燃燒部分減小和擴(kuò)散燃燒部分增加。

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作者：S.Jaichandar et al

編譯：羅濤