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柴油-乙醇雙燃料模式下的柴油機(jī)試驗(yàn)

研究了單缸直噴柴油機(jī)在100%電控校準(zhǔn)雙燃料模式下的端口乙醇噴射系統(tǒng)。進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定并獲得每種負(fù)荷工況下最佳燃油消耗率和最大制動(dòng)扭矩，逐漸使用乙醇代替柴油。

采用雙燃料噴射概念柴油-乙醇利用率的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用一個(gè)電控系統(tǒng)來控制燃油量、柴油噴射時(shí)間，以直接控制燃燒室內(nèi)的能量，作為IMEP（指示平均有效壓力）參數(shù)的參考。以柴油燃料模式下工作為基線值。

測(cè)試燃燒室流動(dòng)結(jié)構(gòu)，所有試驗(yàn)選擇強(qiáng)渦流。在不同的燃料組合下對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行進(jìn)行試驗(yàn)，采用柴油燃料和柴油-乙醇雙燃料。在3種不同的壓縮比（14∶1、16∶1和17∶1）以及由IMEP控制的0.5～1.1MPa不同負(fù)荷下，測(cè)試兩種類型的噴射器。

比較不同工況下的燃料替代率，壓縮比16∶1時(shí)替代率最高，但是與17∶1壓縮比相比仍有不足。

使用柴油-乙醇雙燃料時(shí)，低速流動(dòng)噴射器（35g/s）比高速流動(dòng)噴射器（45g/s）的指示效率更高。低速流動(dòng)噴射器燃燒室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)、渦流強(qiáng)度、噴射器孔數(shù)量和柴油噴霧幾何相結(jié)合的影響能夠使其獲得更好的燃燒效率。此外，在柴油-乙醇工況下，較低的替代率可能支持該工況下發(fā)動(dòng)機(jī)更高的效率。

可以觀察到，使用高速流動(dòng)噴射器時(shí)的替換率更高。16∶1的壓縮比由于較小的爆震傾向，平均替代率閾值更高；然而，17∶1的壓縮比時(shí)平均效率更高。

測(cè)試的重點(diǎn)是優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)以獲得更高的乙醇替代柴油的替代率。沒試結(jié)果表明，負(fù)荷大于0.5MPa、IMEP為51%，使用高速流動(dòng)噴射器在噴射壓力為80MPa時(shí)替代率最大?？梢哉J(rèn)為，如果所需的其它變化限制效率大于100%柴油時(shí)的基線工況時(shí)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)可以改變此值。

未來的工作包括：改變進(jìn)氣壓力的以及模擬渦輪增壓器控制或節(jié)氣門的使用。因此，新發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)為各個(gè)操作工況下的空燃比，這會(huì)使得燃燒過程更加優(yōu)化。

刊名：Fuel（英）

刊期：2014年第134期

作者：Roberto Freitas Britto Jr et al

編譯：王欣欣