燃燒室幾何形狀對生物柴油機性能的影響

燃燒室幾何形狀對生物柴油機性能的影響

試驗通過改變燃燒室的幾何形狀，研究其對發動機燃燒和排放特性的影響。使用生物柴油需對直噴式柴油機的燃油噴射系統和燃燒室進行改動，直噴式發動機缸內混合氣的形成主要依賴于燃燒室的形狀。在本次研究中，選取了柴油機常見的3種燃燒室形狀，分別為半球型燃燒室、環型燃燒室和淺盆型燃燒室，如圖1所示。在設計過程中，使3種燃燒室容積相等，因此3種方式的壓縮比也相同。淺盆型燃燒室的深度較小，腔體直徑大，因此能夠給小渦流和湍流運動更多空間；半球型燃燒室由于直徑比隨深度變化，除了得到部分小渦流之外，還可得到擠流運動；環形燃燒室可以得到強擠流運動。

試驗使用單缸4沖程水冷Kirloskar柴油機，配有1個3孔噴油器，試驗時噴油壓力保持在20MPa，以確保良好的燃油霧化。試驗選用了2種燃料，分別為純柴油以及體積分數為20%水黃皮甲酯與柴油的混合生物柴油。

試驗時用純柴油起動柴油機并進行熱機，之后再切換為混合生物柴油進行試驗。發動機分別在0、25%、50%、75%和100%負荷下運行。為了使發動機排放測試更具有意義，不同燃燒室試驗在相同的操作工況下進行，即發動機的轉速、扭矩、空燃比分別保持相同。

試驗結果表明，在使用混合生物柴油時，相比于半球型和淺盆型燃燒室，環型燃燒室能夠增加有效熱效率并降低有效燃油消耗率，同時其CO、HC和碳煙排放也相對較低。水黃皮甲酯含氧，環型燃燒室混合氣形成更好，導致燃燒室溫度相對更高，所以其NOx相對較高。由于環型燃燒室具有較高的燃燒室壁溫和較好的氣流運動，使得環型燃燒室的滯燃期明顯短于半球型和淺盆型，并且缸內壓力相對較高。對于所有燃燒室來說，使用混合生物柴油相比于純柴油的預混燃燒部分減小和擴散燃燒部分增加。

網址：http://www.sciencedirect. com

作者：S.Jaichandar et al

編譯：羅濤