雙燃料船機天然氣噴射規律對燃燒特性的影響

王作吉，劉宗寬，周 磊，衛海橋

(天津大學機械工程學院，天津 300072)

低速柴油機因功率大、熱效率高而廣泛用作船舶主動力裝置，但隨著海洋環境污染的加劇，其排放問題逐漸受到關注[1-4].研究發現，以天然氣為主燃料的船機可以有效降低NOx排放，同時可以緩解能源緊張的問題.天然氣具有較低的十六烷值，不易自燃，而柴油的十六烷值較高，可以作為天然氣的引燃燃料，二者同時使用可以實現良好的燃燒[5-6].此外，雙燃料船機可獲得與傳統柴油機相近的熱效率.因此天然氣/柴油雙燃料船用發動機得到人們廣泛關注.

天然氣/柴油雙燃料發動機發展至今主要有兩種運行模式：①低壓噴射模式：在進氣行程將天然氣以較低的壓力噴入缸內，隨后在上止點附近噴射柴油引燃天然氣，完成燃燒做功；②高壓直噴(HPDI)模式：在壓縮沖程結束時的上止點附近高壓噴射柴油，隨后高壓噴射天然氣[7].上述兩種方式的燃燒模式不同，低壓噴射模式下天然氣較早進入缸內，燃燒時與空氣混合充分，因此以預混燃燒為主；HPDI 模式下，天然氣噴射前柴油已經著火燃燒，產生了較高的溫度壓力以及多種中間產物和自由基，使得天然氣進入缸內立刻著火燃燒，因此HPDI 方式以擴散燃燒為主.由于采用稀薄燃燒技術，雙燃料發動機存在燃燒不穩定的缺點，因此大量文獻對天然氣和柴油共存時的燃燒特性進行了研究[8-9].天然氣與柴油共存時的燃燒特性多采用模擬的方式進……