高EGR率下雙燃料柴油機(jī)噴射策略的研究

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高EGR率下雙燃料柴油機(jī)噴射策略的研究

與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有較高的熱效率，但由于柴油燃料的低波動(dòng)性而使得柴油機(jī)的排放較高。采用雙燃料燃燒系統(tǒng)有助于降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放，尤其是NOx和顆粒物排放。雙燃料燃燒具有兩種噴射策略：混合燃料直接噴射和缸內(nèi)混合噴射。前一種噴射策略由于很難控制兩種燃料在不同負(fù)荷條件下的比例，因而多采用后一種噴射策略。本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)柴油機(jī)不同的噴射策略進(jìn)行了研究，以改善低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷條件下雙燃料預(yù)混壓燃（PCCI）燃燒的排放。

為同時(shí)降低雙燃料PCCI燃燒NOx和顆粒物排放，研究的策略包括預(yù)混丙烷、高EGR率以及柴油噴射策略。試驗(yàn)采用一個(gè)高速直噴單缸柴油機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)符合歐5排放標(biāo)準(zhǔn)。采用噴射壓力為160MPa的壓電式噴油器產(chǎn)生高壓噴霧。整個(gè)試驗(yàn)在一個(gè)功率為37kW的直流測(cè)功機(jī)控制柴油機(jī)，試驗(yàn)所用柴油存儲(chǔ)在燃油箱中。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程控制潤(rùn)滑油和冷卻液溫度在80℃左右，控制柴油溫度在40℃左右。將氣體狀態(tài)下的丙烷從進(jìn)氣口通入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，丙烷氣體流量通過(guò)進(jìn)氣口孔徑控制，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程不改變丙烷流量，并控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/ min，缸內(nèi)壓力為0.55MPa。采用日本小野FX-203P滴定測(cè)速器測(cè)量柴油流量。采用日本堀場(chǎng)MEXA 7100DEGR尾氣氣體分析儀測(cè)量NOx、HC、CO和氧氣含量。采用奧地利李斯特415S煙度計(jì)和英國(guó)劍橋燃燒技術(shù)公司DMS-500快速微粒頻譜儀測(cè)量顆粒物排放。采用瑞士奇石樂(lè)Kibox 2893A數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)采集與記錄，采樣頻率以曲軸每旋轉(zhuǎn)0.005°記錄一次缸內(nèi)壓力。試驗(yàn)結(jié)果顯示：①在相同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷條件下，丙烷氣體的加入將影響柴油機(jī)的起動(dòng)工況和燃燒持續(xù)時(shí)間；②雙燃料燃燒對(duì)于進(jìn)氣氧氣濃度（EGR率）較為敏感；③在雙燃料燃燒系統(tǒng)中，采用較大EGR率能有效減少NOx排放；④早期分層柴油噴射策略能進(jìn)一步改善NOx排放，顆粒物排放量低于0.1FSN（煙度值），并具有穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)。

JeongwooLeeetal.SAE 2015-01-0854.

編譯：王祥