?

雙燃料條件下輕型柴油機排放的試驗研究

道路運輸部門制定的排放法規(guī)已經(jīng)成為驅(qū)動發(fā)動機技術(shù)革新的主要力量。交通運輸每年產(chǎn)生的CO2約占全球總排量的20%，其中約80%來自道路車輛。壓縮天然氣（CNG）因其較低的成本和CO2排放，將成為未來發(fā)動機最具前景的燃料。由于CNG和傳統(tǒng)汽油具有相似的燃燒特征，因此CNG發(fā)動機將采用火花塞點火。而火花塞點火往往需要一個較低的壓縮比，以防止爆震現(xiàn)象的出現(xiàn)，但這會導(dǎo)致CNG發(fā)動機效率大幅降低。采用雙燃料燃燒技術(shù)可以解決上述問題，且為發(fā)動機運行提供高度的靈活性，而不需要對原型發(fā)動機進行大幅改動。該方法已經(jīng)成功應(yīng)用在一些重型發(fā)動機上，但還沒有應(yīng)用在輕型發(fā)動機上。因此，本文通過試驗對輕型柴油機在雙燃料燃燒模式下的燃燒特性進行了研究。

試驗在瑞典隆德大學(xué)內(nèi)燃機試驗室進行，試驗發(fā)動機基于沃爾沃D4 2.0L柴油機，將其改造為雙燃料發(fā)動機時，拆除原本的渦輪增壓器，更換為排氣歧管和背壓閥，以完全控制進氣和排氣壓力。CNG噴射系統(tǒng)采用4個日本京濱公司生產(chǎn)的73mL CNG噴射器，噴射壓力固定為0.5MPa。采用基于LabVIEW開發(fā)的控制程序?qū)Πl(fā)動機進行控制，柴油機噴油嘴、高壓柴油泵和柴油機共軌泵采用NI 9751直噴驅(qū)動模塊組件控制?？刂撇裼凸曹墘毫?00MPa、天然氣共軌壓力為0.475MPa、進 氣 氣 流 壓 力 為0.11MPa、排氣氣流壓力0.135MPa、發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1500r/min。高頻信號采用美國國家儀器生產(chǎn)的NI PXI-FPGA 7854R多功能數(shù)據(jù)采集卡進行采樣，低頻信號采用NI PXI-6221采樣。結(jié)果顯示：①雙燃料燃燒相比傳統(tǒng)燃燒模式顯示出較大的優(yōu)勢，由于柴油燃料的分散，使混合物具有較高的反應(yīng)活性，理論上可減少26%的CO2排放；②發(fā)動機在低負荷雙燃料模式下，較高的柴油替代率和較高的稀釋條件使混合氣過于稀薄，不利于火焰?zhèn)鞑?，使未燃燒的HC排放增加，發(fā)動機效率降低，可通過CNG分層直噴可解決該問題；③在發(fā)動機高負荷雙燃料模式下，較高的柴油替代率將產(chǎn)生較好的燃燒效果，而柴油替代率達到95%時需要采用三元催化器作為后處理系統(tǒng)。

PabloGarciaetal.SAE 2015-24-2439.

編譯：李臣