高EGR率下雙燃料柴油機噴射策略的研究

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高EGR率下雙燃料柴油機噴射策略的研究

與汽油機相比，柴油機具有較高的熱效率，但由于柴油燃料的低波動性而使得柴油機的排放較高。采用雙燃料燃燒系統有助于降低發動機排放，尤其是NOx和顆粒物排放。雙燃料燃燒具有兩種噴射策略：混合燃料直接噴射和缸內混合噴射。前一種噴射策略由于很難控制兩種燃料在不同負荷條件下的比例，因而多采用后一種噴射策略。本文通過試驗對柴油機不同的噴射策略進行了研究，以改善低轉速、低負荷條件下雙燃料預混壓燃（PCCI）燃燒的排放。

為同時降低雙燃料PCCI燃燒NOx和顆粒物排放，研究的策略包括預混丙烷、高EGR率以及柴油噴射策略。試驗采用一個高速直噴單缸柴油機，該發動機符合歐5排放標準。采用噴射壓力為160MPa的壓電式噴油器產生高壓噴霧。整個試驗在一個功率為37kW的直流測功機控制柴油機，試驗所用柴油存儲在燃油箱中。整個試驗過程控制潤滑油和冷卻液溫度在80℃左右，控制柴油溫度在40℃左右。將氣體狀態下的丙烷從進氣口通入發動機缸內，丙烷氣體流量通過進氣口孔徑控制，整個試驗過程不改變丙烷流量，并控制發動機轉速為1500r/ min，缸內壓力為0.55MPa。采用日本小野FX-203P滴定測速器測量柴油流量。采用日本堀場MEXA 7100DEGR尾氣氣體分析儀測量NOx、HC、CO和氧氣含量。采用奧地利李斯特415S煙度計和英國劍橋燃燒技術公司DMS-500快速微粒頻譜儀測量顆粒物排放。采用瑞士奇石樂Kibox 2893A數據采集系統進行缸內壓力數據采集與記錄，采樣頻率以曲軸每旋轉0.005°記錄一次缸內壓力。試驗結果顯示：①在相同發動機負荷條件下，丙烷氣體的加入將影響柴油機的起動工況和燃燒持續時間；②雙燃料燃燒對于進氣氧氣濃度（EGR率）較為敏感；③在雙燃料燃燒系統中，采用較大EGR率能有效減少NOx排放；④早期分層柴油噴射策略能進一步改善NOx排放，顆粒物排放量低于0.1FSN（煙度值），并具有穩定的燃燒狀態。

JeongwooLeeetal.SAE 2015-01-0854.

編譯：王祥