曹禮軒,王 謙,鐘汶君,劉 旭,何志霞

(江蘇大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

內(nèi)燃機(jī)因其高效性能廣泛應(yīng)用于能源領(lǐng)域,但隨著全球環(huán)境污染問題的不斷加劇,內(nèi)燃機(jī)排放污染問題日益嚴(yán)重。低溫燃燒是一種最新的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),可以減少氮氧化物(NOx)和碳煙的排放,同時(shí)保持較高的熱效率[1]?；钚钥刂茐喝?RCCI)作為一種新型內(nèi)燃機(jī)燃燒模式,屬于內(nèi)燃機(jī)低溫燃燒技術(shù)。區(qū)別于傳統(tǒng)壓燃方式,RCCI模式使用2種活性迥異的燃料,通過缸內(nèi)直噴高活性燃料,進(jìn)氣道噴射低活性燃料,在缸內(nèi)形成濃度梯度和活性梯度,使燃燒沿梯度進(jìn)行[2-4]。Seyed等[5]研究缸內(nèi)噴射時(shí)刻對(duì)柴油/汽油RCCI燃燒及排放特性的影響,發(fā)現(xiàn)提前噴射時(shí)刻會(huì)增加點(diǎn)火延遲期,進(jìn)而調(diào)整燃燒相位,且對(duì)NOx和碳煙的排放也有顯著影響。Ma等[6]研究了不同缸內(nèi)分段噴射策略下柴油/汽油RCCI燃燒表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)多次噴射策略可以增加缸內(nèi)混合氣分層,影響燃燒過程。劉海峰等[7]對(duì)RCCI燃燒模式進(jìn)行光學(xué)診斷研究,發(fā)現(xiàn)隨著高活性燃料比例的上升,缸內(nèi)燃燒從火焰?zhèn)鞑ヅc自燃相結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼗钚蕴荻软樞蜃匀?進(jìn)而影響燃燒表現(xiàn)。上述研究表明RCCI燃燒模式可以通過調(diào)整預(yù)混比和噴射策略,達(dá)到控制燃燒相位與優(yōu)化燃燒過程的效果。

眾所周知,發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)前必須經(jīng)歷起動(dòng)初始階段,即冷態(tài)起動(dòng)階段,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未達(dá)到理想運(yùn)行溫度,燃料燃燒效果較差。國(guó)內(nèi)外在提升發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)起動(dòng)性能方面開展了眾多研究。莫瑋等[8]分析低溫下柴油機(jī)著火困難的因素,提出采用預(yù)熱方式提高進(jìn)氣溫度和冷卻液溫度是改善車輛冷起動(dòng)性能的有效手段。雖然采用預(yù)熱裝置能提升冷態(tài)起動(dòng)表現(xiàn),但難免會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的復(fù)雜程度,還可通過改善發(fā)動(dòng)機(jī)噴射策略來提升冷態(tài)起動(dòng)表現(xiàn)。Brown等[9]發(fā)現(xiàn)2次噴射策略能減少冷態(tài)下柴油機(jī)失火循環(huán)的概率。Chartier等[10]比較噴射策略對(duì)冷態(tài)下柴油機(jī)噴霧著火特性的影響,發(fā)現(xiàn)多次噴射策略能夠改善點(diǎn)火穩(wěn)定性。劉國(guó)慶[11]進(jìn)行冷態(tài)下不同噴射策略在缸內(nèi)直噴汽油機(jī)上的燃燒及排放特性研究,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)調(diào)整第2次噴油時(shí)刻有利于提高燃燒穩(wěn)定性,過遲噴射會(huì)導(dǎo)致碳煙排放明顯增加,過早噴射會(huì)造成缸內(nèi)失火,HC排放增加。上述冷態(tài)起動(dòng)研究選用燃料多為柴油,柴油冷態(tài)燃燒易產(chǎn)生失火和不完全燃燒問題[12]。

試驗(yàn)所采用的高活性燃料為加氫催化生物柴油(hydrogenated catalytic biodiesel,HCB),屬于第二代生物柴油,具有超高的反應(yīng)活性(十六烷值約為103)[13]。相較柴油,其反應(yīng)活性更高,著火性能更佳。Broatch等[14]研究了柴油/生物柴油混合燃料在直噴柴油機(jī)上的燃燒表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)添加高活性生物柴油可以明顯改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。

目前基于RCCI雙燃料燃燒模式的相關(guān)研究已開展眾多,但多處于熱態(tài)工況,冷態(tài)下RCCI模式的燃燒表現(xiàn)尚未有深入研究。本文針對(duì)RCCI模式濃度和活性分層特性,研究冷態(tài)條件下不同HCB噴射策略對(duì)RCCI模式燃燒特性的影響,同時(shí)結(jié)合光學(xué)診斷技術(shù)探究不同HCB噴射策略下RCCI冷態(tài)燃燒的火焰發(fā)展機(jī)制。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)基于一臺(tái)四缸四沖程直噴柴油機(jī)進(jìn)行改造,保留第3缸搭建全視窗光路,并且在進(jìn)氣道上安裝汽油噴射器完成缸內(nèi)直噴與氣道噴射相結(jié)合的雙燃料噴射模式。發(fā)動(dòng)機(jī)由電力測(cè)功機(jī)倒拖至恒定轉(zhuǎn)速后開始噴油燃燒試驗(yàn)?？梢暬到y(tǒng)如圖1所示,燃燒室內(nèi)火焰輻射光通過石英玻璃視窗經(jīng)45°反射鏡形成光路,最終被高速相機(jī)捕獲。HCB通過高壓噴油器直接噴入氣缸,汽油通過進(jìn)氣道噴油器噴射后與進(jìn)氣混合形成可燃混合氣進(jìn)入氣缸。燃油噴射ECU與汽油噴油器和HCB噴油器相連,由控制和采集PC發(fā)出指令進(jìn)而改變噴射參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同噴射策略。缸壓傳感器獲取壓力信號(hào)后傳入燃燒分析儀分析處理最終傳入控制和采集PC?？梢暬瘏^(qū)域如圖2所示,相機(jī)拍攝區(qū)域?yàn)槿紵覂?nèi)區(qū)域。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)可視化系統(tǒng)示意圖

圖2 可視化區(qū)域示意圖

高速攝像機(jī)型號(hào)為Photron公司生產(chǎn)的FASTCAM SA-Z ,采用200 mm中長(zhǎng)焦微距鏡頭,光圈設(shè)置為f/4,相機(jī)拍攝速率為45 000幀/s(1 200 r/min轉(zhuǎn)速下圖像間隔為0.16°CA),曝光時(shí)間為7.5 μs,照片分辨率為512×512,單個(gè)像素點(diǎn)尺寸為0.12 mm。

為了便于分析自發(fā)光圖像的火焰發(fā)展及碳煙分布,使用Matlab軟件jet色帶依據(jù)照片像素點(diǎn)灰度值進(jìn)行偽彩色處理。擴(kuò)散燃燒時(shí)高溫碳粒燃燒導(dǎo)致碳煙生成較多,火焰呈現(xiàn)亮黃色且光強(qiáng)較高;預(yù)混燃燒時(shí)碳煙生成較少,火焰呈現(xiàn)藍(lán)色且光強(qiáng)較低[15]。處理后光強(qiáng)較高像素點(diǎn)呈現(xiàn)亮紅色,光強(qiáng)較低像素點(diǎn)呈現(xiàn)淡藍(lán)色。

實(shí)驗(yàn)室模擬冷態(tài)運(yùn)行環(huán)境比較困難,本試驗(yàn)通過控制冷卻水溫和進(jìn)氣溫度模擬常溫下的冷態(tài)起動(dòng)工況。光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)相較正常發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較低,模擬冷態(tài)起動(dòng)條件需要更高的外部運(yùn)行條件。最終將冷卻水溫定為60 ℃,進(jìn)氣溫度定為50 ℃,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1 200 r/min下壓縮上止點(diǎn)溫度由燃燒分析儀計(jì)算約為782 K(壓縮比為15的柴油機(jī)上止點(diǎn)溫度約為820 K[16]),可以模擬冷態(tài)運(yùn)行環(huán)境。表1、2分別為光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)和RCCI模式冷態(tài)運(yùn)行參數(shù)。

表1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

表2 RCCI模式冷態(tài)運(yùn)行參數(shù)

1.2 試驗(yàn)燃料及方案

試驗(yàn)高活性燃料為HCB,低活性燃料為92#汽油(簡(jiǎn)稱汽油),表3為HCB、汽油和0#柴油(簡(jiǎn)稱柴油)的理化特性。由表3可知,HCB相較0#柴油具有更高的十六烷值和更低的燃點(diǎn),對(duì)于冷態(tài)燃燒具有更大的優(yōu)勢(shì)。

表3 HCB、柴油和汽油的主要理化特性

發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)噴油總能量為1 300 J,其中HCB缸內(nèi)直噴能量占比為30%,汽油進(jìn)氣道噴射能量占比為70%,不同噴射參數(shù)下HCB缸內(nèi)直噴能量和汽油進(jìn)氣道噴射能量均不變,即噴油量不變。汽油噴射時(shí)刻為-300°CA ATDC(以下將°CA ATDC記為°)。缸內(nèi)直噴HCB分單次噴射和2次噴射,2種噴射策略的HCB總能量相同。試驗(yàn)方案如表4所示,編號(hào)規(guī)則HCB單次噴射以S-30/100%為例:“S(單次噴射)/-30(HCB噴射時(shí)刻)/100%(HCB噴射能量占比)。HCB兩次噴射以D-35/-25/70%為例:“D(兩次噴射)/-35(預(yù)噴時(shí)刻)/-25(主噴時(shí)刻)/70%(預(yù)噴HCB能量占比)”。

HCB主噴時(shí)刻不選用-30°的原因是:在80 MPa的噴射壓力下,預(yù)噴量為70%HCB的噴射脈寬為495 μs,對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角為3.56°CA,導(dǎo)致預(yù)噴和主噴間隔曲軸轉(zhuǎn)角過小,2次噴射近似為單次噴射。

表4 試驗(yàn)方案

2 結(jié)果與討論

2.1 HCB單次噴射策略對(duì)RCCI冷態(tài)燃燒的影響

圖3為不同HCB噴射時(shí)刻的缸壓和放熱率曲線。圖4為對(duì)應(yīng)噴射時(shí)刻下的燃燒相位。其中CA10、CA50、CA90分別為累計(jì)放熱量為10%、50%、90%對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。隨著噴射時(shí)刻的推遲(-30°～-15°),缸壓和放熱率曲線峰值點(diǎn)明顯后移,著火時(shí)刻推遲,缸壓峰值和放熱率峰值先升高后降低。噴射時(shí)刻為-25°時(shí)缸壓峰值和放熱率峰值最高,分別為3.67 MPa和43.30 J/(°CA),燃燒持續(xù)期(9.44°,為CA10～CA90之間的曲軸轉(zhuǎn)角)最短,CA50(6.60°)較為靠近上止點(diǎn),燃燒效率計(jì)算后相較噴射時(shí)刻為-30°、-20°和-15°分別提升1.23%、1.54%和8.32%,為HCB單次噴射策略下最優(yōu)噴射時(shí)刻。分析認(rèn)為噴射時(shí)刻為-25°時(shí)HCB有一定的預(yù)混時(shí)間,提升燃燒室的整體反應(yīng)性的同時(shí)局部有較高的濃度和活性梯度,燃燒效果最佳。

圖5為單次噴射策略下不同HCB噴射時(shí)刻的燃燒過程。

圖3 單次噴射策略下不同HCB噴射時(shí)刻的缸壓及放熱率

圖5 單次噴射策略下不同HCB噴射時(shí)刻的燃燒過程

圖像選取原則為:第1張圖像為單張最大光強(qiáng)圖像光強(qiáng)值5%對(duì)應(yīng)圖像,第3張圖像為70%對(duì)應(yīng)圖像,其余為CA10、CA50、CA90對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角的圖像。隨著噴射時(shí)刻的推遲,初始火核位置由燃燒室邊緣區(qū)域向燃燒室中心區(qū)域移動(dòng)。噴射時(shí)刻為-30°時(shí)初始火核出現(xiàn)在燃燒室左下方區(qū)域,CA10燃燒室左上方邊緣區(qū)域出現(xiàn)新的自燃點(diǎn),2.6°燃燒室邊緣區(qū)域火焰面積不斷擴(kuò)大并向中心區(qū)域傳播 ,最終并未傳播至燃燒室中心區(qū)域。噴射時(shí)刻為-25°時(shí)的燃燒過程與噴射時(shí)刻為-30°時(shí)相似,初始火核在燃燒室邊緣區(qū)域,但在CA10燃燒室中心區(qū)域出現(xiàn)自燃點(diǎn),CA50相較噴射時(shí)刻為-25°時(shí),燃燒室邊緣區(qū)域呈現(xiàn)更明顯的分區(qū)燃燒現(xiàn)象。分析可能是HCB預(yù)混時(shí)間縮短導(dǎo)致燃燒室邊緣區(qū)域局部當(dāng)量比沒有主噴時(shí)刻為-30°時(shí)均勻。噴射時(shí)刻為-20°和-15°時(shí)初始火核均遠(yuǎn)離燃燒室邊緣,CA10均有火焰沿噴霧油束方向發(fā)展的現(xiàn)象,相較另外2種噴射時(shí)刻,燃燒更集中在中心區(qū)域。分析認(rèn)為HCB預(yù)混時(shí)間的進(jìn)一步縮短導(dǎo)致噴霧油束附近區(qū)域燃料局部當(dāng)量比進(jìn)一步提高,形成更高的濃度分層和活性分層,使燃燒沿梯度進(jìn)行。

HCB因其超高的反應(yīng)活性和較低的燃點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)冷態(tài)條件下的壓燃。S-25/100%相較其他3種HCB單次噴射方案,燃燒效率最高,燃燒持續(xù)期最短,燃燒相位較為靠近上止點(diǎn),在單次噴射策略中燃燒效果最佳。但整體火焰面積較小,火焰區(qū)域光強(qiáng)較高,碳煙排放高,燃燒表現(xiàn)需要優(yōu)化。

在此基礎(chǔ)上提出HCB兩次噴射策略,通過將原來單次噴射的HCB分成2次噴射,保證HCB總量和噴射壓力不變,探究HCB兩次噴射策略對(duì)RCCI冷態(tài)燃燒效果的影響。

2.2 HCB兩次噴射策略對(duì)RCCI冷態(tài)燃燒的影響

圖6為預(yù)噴比例為70%時(shí)不同HCB主噴時(shí)刻的缸壓和放熱率曲線。圖7預(yù)噴比例為30%時(shí)不同HCB主噴時(shí)刻的缸壓和放熱率曲線。圖8為不同HCB主噴時(shí)刻的燃燒相位(圖中70%代表預(yù)噴比例為70%,30%代表預(yù)噴比例為30%)。預(yù)噴比例為70%時(shí),主噴時(shí)刻為-20°的缸壓及放熱率峰值最高,分別為3.93 MPa和53.72 J/(°CA),主噴時(shí)刻為-25°的缸壓和放熱率峰值最低。主噴時(shí)刻-20°時(shí)燃燒效率計(jì)算后相較單次噴射最佳工況S-25/100%提升1.92%,主噴時(shí)刻為-25°和-15°時(shí)分別下降1.98%和和0.34%。分析認(rèn)為主噴時(shí)刻為-25°時(shí)HCB預(yù)混時(shí)間過長(zhǎng)且該工況下預(yù)噴比例較高,局部濃度和活性梯度不足,燃燒持續(xù)期(12.64°)最長(zhǎng),燃燒效果最差。主噴時(shí)刻為-15°時(shí)雖然局部濃度及活性梯度較高,但著火時(shí)刻(0.68°)較晚,燃燒過程因活塞下行冷卻作用,燃燒效果不佳。

圖6 不同HCB主噴時(shí)刻的缸壓及放熱率(HCB預(yù)噴比例為70%)

圖7 不同HCB主噴時(shí)刻的缸壓及放熱率(HCB預(yù)噴比例為30%)

預(yù)噴比例為30%時(shí),缸壓峰值和放熱率峰值均大于單次噴射最佳工況S-25/100%。主噴時(shí)刻為-15°和-25°時(shí)缸壓和放熱率曲線差別不大,其中主噴為-15°時(shí)缸壓峰值和放熱率峰值最高,分別為3.94 MPa和58.39 J/(°CA),主噴時(shí)刻為-20°時(shí)缸壓和放熱率峰值最低。主噴時(shí)刻為-25°、-20°、-15°燃燒效率計(jì)算后相較單次噴射最佳工況S-25/100%分別提升3.08%、2.86%、2.31%。分析認(rèn)為預(yù)噴比例的降低導(dǎo)致燃燒室燃料局部當(dāng)量比升高,燃燒更加迅速,但主噴時(shí)刻推遲導(dǎo)致著火時(shí)刻推遲,受活塞下行冷卻作用影響,主噴時(shí)刻為-15°時(shí),雖然缸內(nèi)最大壓力較高,但燃燒效率不高。

相較單次噴射最佳工況S-25/100%,2次噴射策略下缸壓和放熱率曲線峰值點(diǎn)均前移,放熱過程均提前。分析認(rèn)為2次噴射策略相較單次噴射策略,通過預(yù)噴HCB進(jìn)行預(yù)混提升燃燒室整體反應(yīng)性,主噴HCB后形成更多富燃區(qū)域,濃度和活性分層更顯著,最終著火時(shí)刻提前,燃燒放熱過程提前。

圖8顯示出相同主噴時(shí)刻下,預(yù)噴比例為70%相較30%時(shí),著火時(shí)刻提前,燃燒持續(xù)期增加(主噴時(shí)刻為-20°時(shí)增加0.32°)。分析認(rèn)為預(yù)噴比例為70%時(shí)燃燒室整體反應(yīng)性更高,著火時(shí)刻提前,但燃料局部當(dāng)量比相較預(yù)噴比例為30%時(shí)降低,燃燒過程緩慢,燃燒持續(xù)期增加,進(jìn)一步說明預(yù)主噴比例對(duì)燃燒室的整體反應(yīng)性和局部反應(yīng)性影響更為顯著。

圖8 不同HCB主噴時(shí)刻的燃燒相位

圖9為預(yù)噴比例為70%時(shí)不同HCB噴射時(shí)刻的燃燒過程。圖像選取原則:第1張和第2張圖像為單張最大光強(qiáng)圖像的5%和10%,第4張圖像為30%,第6張圖像為100%,其余為CA10、CA50、CA90對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角的圖像。主噴時(shí)刻為-25°時(shí),初始火核出現(xiàn)在燃燒室左下方邊緣區(qū)域,1.96°燃燒室邊緣區(qū)域和中心區(qū)域出現(xiàn)更多自燃點(diǎn),CA50燃燒室中心區(qū)域火焰進(jìn)一步向四周傳播,燃燒過程相較S-25/100%火焰光強(qiáng)及火焰面積均減少。推遲主噴時(shí)刻至-20°,初始火核位于燃燒室右側(cè)邊緣區(qū)域,中心區(qū)域也出現(xiàn)少量自燃點(diǎn),CA10燃燒室中心區(qū)域火焰沿近似噴霧油束方向進(jìn)一步發(fā)展,CA50燃燒室中心區(qū)域火焰面積進(jìn)一步擴(kuò)大,邊緣區(qū)域分區(qū)燃燒現(xiàn)象相較單次噴射策略明顯減弱。主噴時(shí)刻為-15°時(shí),初始火核更加接近燃燒室中心區(qū)域,-0.44°燃燒室中心區(qū)域出現(xiàn)更多自燃點(diǎn),CA10火焰明顯沿噴霧油束方向燃燒并向四周擴(kuò)散傳播,CA50火焰進(jìn)一步傳播至燃燒室邊緣區(qū)域。

圖10為預(yù)噴比例為30%時(shí)不同HCB噴射時(shí)刻的燃燒過程,圖像選取原則與圖9相同。相同主噴時(shí)刻下火焰發(fā)展過程與預(yù)噴比例為70%類似。主噴時(shí)刻為-25°時(shí),初始火核位于燃燒室邊緣區(qū)域,CA10燃燒室邊緣區(qū)域出現(xiàn)更多自燃點(diǎn),火焰進(jìn)一步向燃燒室中心區(qū)域發(fā)展。CA50中心區(qū)域自燃點(diǎn)不斷增多,火焰面積不斷擴(kuò)大,邊緣區(qū)域火焰?zhèn)鞑ブ寥紵抑行膮^(qū)域。整個(gè)過程相較預(yù)噴比例為70%時(shí)火焰面積明顯增大,燃燒效果提升。主噴時(shí)刻為-20°時(shí)初始火核出現(xiàn)在燃燒室中心區(qū)域附近,CA10中心區(qū)域出現(xiàn)更多自燃點(diǎn),火焰沿噴霧油束方向傳播至燃燒室邊緣,CA50火焰覆蓋燃燒室大部分區(qū)域。主噴時(shí)刻為-15°時(shí)初始火核出現(xiàn)在燃燒室左上方,遠(yuǎn)離邊緣區(qū)域。0.04°中心區(qū)域沿油束方向出現(xiàn)更多自燃點(diǎn),火焰依靠自燃點(diǎn)進(jìn)一步發(fā)展,CA10觀察到明顯火焰沿噴霧油束方向燃燒的現(xiàn)象,CA50火焰充滿整個(gè)燃燒室,邊緣區(qū)域火焰光強(qiáng)較高。

2次噴射工況下燃燒室邊緣區(qū)域和中心區(qū)域火焰光強(qiáng)較高,說明這些區(qū)域存在碳煙輻射。除了因噴射策略的改變導(dǎo)致燃燒室局部當(dāng)量比分布變化外,燃燒室邊緣區(qū)域碳煙輻射高的原因還有部分預(yù)噴HCB因高噴射壓力附著在壁面,冷態(tài)條件下壁面溫度低,HCB無法有效蒸發(fā)混合。從圖10也可看出,預(yù)噴比例為30%,主噴時(shí)刻為-15°時(shí),燃燒室邊緣區(qū)域碳煙輻射信號(hào)最明顯。中心區(qū)域碳煙輻射高是因?yàn)閲娪徒Y(jié)束后針閥下落使得瞬時(shí)壓力降低且HCB黏度較高,少量HCB沒有完全霧化,噴孔附近的燃油局部當(dāng)量比很高,隨著壓力和溫度的上升燃油汽化燃燒出現(xiàn)碳煙輻射,導(dǎo)致光強(qiáng)較高。

圖9 2次噴射策略下不同HCB主噴時(shí)刻的燃燒過程(預(yù)噴比例為70%)

圖10 2次噴射策略下不同HCB主噴時(shí)刻的燃燒過程(預(yù)噴比例為30%)

綜合來看,調(diào)整預(yù)主噴比例和主噴時(shí)刻可以改變RCCI冷態(tài)燃燒的火焰發(fā)展機(jī)制,且主噴時(shí)刻的影響更為顯著。隨著主噴時(shí)刻的推遲,火焰發(fā)展機(jī)制由四周多點(diǎn)自燃向中心傳播轉(zhuǎn)變?yōu)檠貒婌F油束向四周傳播。結(jié)合燃燒放熱表現(xiàn),預(yù)噴比例為30%,主噴時(shí)刻為-25°時(shí)的缸壓和放熱率峰值僅次于主噴時(shí)刻為-15°時(shí),但其燃燒效率相較單次噴射最佳工況S-25/100%提升最顯著。由圖10可知,此時(shí)的碳煙輻射信號(hào)相較主噴時(shí)刻為-15°時(shí)也有明顯減弱,為2次噴射策略下的最優(yōu)工況。

3 結(jié)論

1) RCCI冷態(tài)燃燒采用HCB單次噴射策略時(shí),隨著噴射時(shí)刻的推遲,著火時(shí)刻推遲,缸壓峰值和放熱率峰值先升高后降低,-25°為單次噴射策略下最優(yōu)噴射時(shí)刻,但整體火焰面積小且光強(qiáng)較高,碳煙排放較高,燃燒效果不佳。

2) HCB兩次噴射策略相較單次噴射策略最佳工況S-25/100%,著火時(shí)刻提前,缸壓和放熱率曲線峰值點(diǎn)前移。預(yù)噴比例為30%時(shí)缸壓和放熱率峰值均有提升;預(yù)噴比例為70%時(shí),主噴時(shí)刻為-20°時(shí)缸壓和放熱率峰值提升。其中預(yù)噴比例為30%,主噴時(shí)刻為-25°時(shí)燃燒效率提升最顯著且碳煙排放較低,為2次噴射策略下最佳工況。

3) HCB兩次噴射策略通過改變預(yù)主噴比例和主噴時(shí)刻調(diào)整燃燒室整體反應(yīng)性和局部反應(yīng)性,進(jìn)而優(yōu)化燃燒效果。其中預(yù)主噴比例對(duì)燃燒相位影響顯著,預(yù)噴比例越低,著火時(shí)刻越晚,燃燒持續(xù)期越短。主噴時(shí)刻對(duì)火焰發(fā)展模式影響顯著,隨著主噴時(shí)刻的推遲,火焰發(fā)展由四周多點(diǎn)自燃向中心傳播轉(zhuǎn)變?yōu)檠貒婌F油束向四周傳播。