劉杰，歐陽明高，張欣，等

目的：隨著石油價格的不斷上漲以及環(huán)境污染的日益嚴重，研究者們越來越關(guān)注高效、低 NOx及 Soot排放的燃燒方式。尤其是對于重型載貨汽車，不僅燃料消耗量大，同時尾氣排放量也高。將在用重型柴油車改裝為柴油/天燃氣雙燃料汽車不僅能夠降低燃料費用，同時能夠降低環(huán)境污染。方法：本文在一臺增壓中冷柴油機改造的柴油引燃天然氣發(fā)動機上進行了不同引燃油量下的燃燒特性的研究，為柴油引燃天然氣發(fā)動機燃燒參數(shù)優(yōu)化匹配提供實驗基礎(chǔ)。發(fā)動機控制系統(tǒng)是在保留原機發(fā)動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套柴油及燃氣雙燃料控制單元來實現(xiàn)的。原機的各個信號（水溫，增壓壓力溫度，軌壓等），被雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)和原機的電控系統(tǒng)共享。增加的柴油引燃天然氣發(fā)動機控制單元可控制柴油噴射（柴油噴油器電磁閥控制）以及加裝的燃氣噴射系統(tǒng)（包括燃氣噴嘴電磁閥控制、燃氣開關(guān)閥控制、燃氣壓力及溫度檢測等）。原機的柴油噴射控制模式，通過外部的繼電器進行切換。通過控制氣軌上的電磁閥的開閉時間，從而控制進入安裝在進氣道上的混合器中的天然氣量?；旌掀髂軌蚴固烊粴馀c空氣進行充分混合，從而形成均質(zhì)可燃混合氣后進入各氣缸。試驗時發(fā)動機轉(zhuǎn)速分別穩(wěn)定在1320 r/min以及1627 r/min，在每個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，天然氣噴射量保持不變，負荷通過改變柴油引燃噴油量及噴射時刻進行調(diào)整。結(jié)果：在引燃油量較小時，柴油引燃天然氣發(fā)動機的放熱率為雙峰放熱類型，分別為引燃柴油預(yù)混燃燒放熱峰，以及預(yù)混合天然氣燃燒及柴油擴散燃燒放熱峰。而隨著引燃量增加，引燃柴油噴油時刻推遲，因此滯燃期減少，由柴油預(yù)混燃燒產(chǎn)生的第一個燃燒放熱率峰值降低；隨著引燃油量的增加，引燃柴油分布更廣，點火能量增加，同時柴油噴射使得缸內(nèi)湍流強度增加，因此更多的預(yù)混天然氣參與燃燒，使得預(yù)混天然氣及柴油擴散燃燒形成的第二階段放熱率峰值及放熱量明顯增加。進一步增加引燃油量，并推遲噴油時刻，從而形成單一峰值放熱率曲線。在引燃油量較少時，壓力升高率為雙峰。隨著引燃油量的增加，由引燃柴油預(yù)混燃燒產(chǎn)生的第一個壓力升高率峰值以及預(yù)混天然氣及柴油擴散燃燒產(chǎn)生的第二個壓力升高率峰值逐漸降低。噴油時刻隨引燃油量增加而推遲，而燃燒持續(xù)期隨引燃油量增加變化不明顯。燃燒放熱率重心CA50隨引燃油量增加逐漸推遲，在100%負荷進入高熱效率區(qū)間（10～15°CA ATDC）。引燃油量較小時柴油引燃天然氣發(fā)動機的熱效率很低。主要原因是排氣中的未燃 CH4的熱量大約占到了總?cè)剂蠠崃康?5%左右。而隨著引燃柴油量增加，負荷增加，缸內(nèi)溫度增加，使得未燃天然氣量明顯減少，熱效率大幅度提高。在高負荷，柴油引燃天然氣發(fā)動機的熱效率與原柴油機相當。低負荷時增加引燃油量，能夠明顯改善燃燒，提高熱效率。此時雖然柴油替代率降低，但是燃料費用也明顯降低，即經(jīng)濟性提高。結(jié)論：本文對一臺增壓中冷柴油機進行不同引燃油量時柴油引燃天然氣發(fā)動機燃燒性能試驗。結(jié)論：隨著引燃油量增加，點火能量增加，燃料分布的更廣，有利于更多的天然氣參與燃燒。隨著引燃油量增加，柴油引燃天然氣發(fā)動機放熱率類型由雙峰向單峰轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)快速單一階段放熱，能夠提高熱效率。隨著引燃油量增加，推遲引燃柴油噴油提前角，能夠有效降低壓力升高率。隨著引燃油量增加，柴油引燃天然氣發(fā)動機燃燒持續(xù)期變化不明顯。小負荷時，增加引燃油量，能夠明顯提高柴油引燃天然氣發(fā)動機的熱效率，降低燃料費用。

來源出版物：汽車工程, 2015, 37(4): 375-379

入選年份：2015