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正丁醇燃料直噴柴油機(jī)清潔燃燒技術(shù)研究

研究了用純正丁醇做燃料的直噴式柴油機(jī)的燃燒、排放和熱效率特性。在單缸4沖程直噴式柴油機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件是平均指示有效壓力為0.65MPa，轉(zhuǎn)速為1500r/min，進(jìn)氣壓力為0.1MPa，噴射壓力控制在60MPa或90MPa。調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射正時(shí)和廢氣再循環(huán)（EGR）率以及負(fù)荷，研究它們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：①在沒(méi)有進(jìn)氣加熱器等任何點(diǎn)火改善裝置和進(jìn)氣壓力為0.1MPa時(shí)，觀察純正丁醇的穩(wěn)定點(diǎn)火。由于失火和過(guò)大壓力上升速率的限制，采用正丁醇燃料柴油機(jī)的噴射正時(shí)范圍比常規(guī)柴油更窄。在平均指示有效壓力為0.65MPa和無(wú)廢氣再循環(huán)時(shí)，采用正丁醇燃料柴油機(jī)，其點(diǎn)火延遲時(shí)間大約是柴油機(jī)的3倍。②發(fā)動(dòng)機(jī)平均指示有效壓力為0.65MPa，在較低廢氣再循環(huán)率下正丁醇燃燒產(chǎn)生很少的碳煙和NOx排放量。但是，NOx排放量會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加而快速增加。隨著廢氣再循環(huán)率的增加，在保持較低碳煙排放量的條件下，NOx排放可減少至0.2g/kWh。正丁醇燃料柴油機(jī)熱效率與柴油機(jī)類似。③相比柴油燃料，正丁醇燃料能顯著增加柴油機(jī)點(diǎn)火延遲。正丁醇燃燒通常在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生快速的熱釋放率，導(dǎo)致壓力上升率過(guò)高。通過(guò)延遲噴射正時(shí)和降低噴射壓力調(diào)節(jié)壓力上升率。④在NOx和碳煙排放量沒(méi)有增加的情況下，可以通過(guò)延遲噴射定時(shí)減少壓力上升率。通過(guò)噴射正時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)，但正丁醇燃料柴油機(jī)噴射正時(shí)的點(diǎn)火控制范圍比傳統(tǒng)柴油機(jī)的小。⑤延長(zhǎng)點(diǎn)火延遲降低噴射壓力能夠降低壓力上升率。⑥由于正丁醇燃料柴油機(jī)壓力上升率較高，其負(fù)荷的平均指示有效壓力為0.8MPa，因此需要改進(jìn)點(diǎn)火可控性和降低壓力上升率。這項(xiàng)研究表明，正丁醇燃料能夠使柴油機(jī)具有超低廢氣排放的潛力。

Tadanori Yanai et al.SAE 2014-01-1298.

編譯：朱會(huì)