過量空氣系數對甲醇/柴油反應活性控制壓燃發動機性能的影響

黃粉蓮，周長登，申立忠，萬明定，姚國仲，彭溢源

（1.昆明理工大學 云南省內燃機重點實驗室，昆明 650500；2.昆明云內動力股份有限公司，昆明 650500）

0 概述

柴油機因其輸出轉矩大、熱效率高、經濟性好、工作可靠等特點，廣泛應用于交通運輸、國防裝備、工農業機械等領域。面對排放法規日趨嚴苛，柴油機和燃料的發展面臨嚴峻的技術挑戰。甲醇作為新興清潔能源，具有低碳、辛烷值高、含氧量高、低污染和無排煙等特點，是完全可以實現碳中性循環的可再生合成能源［1-2］。甲醇/柴油反應活性控制壓燃（reactivity controlled compression ignition，RCCI）策略通過進氣道噴入低活性、易揮發的甲醇燃料，缸內直噴柴油引燃均質的甲醇空氣混合氣。缸內燃油混合過程形成活性分層梯度，實現燃燒相位和放熱速率的動態控制［3］。研究表明，RCCI 燃燒兼具熱效率高、NOx和碳煙排放量低、發動機負荷范圍寬等優勢，是最具發展潛力的高效、清潔新型燃燒方式［4-5］。

鑒于甲醇燃料的清潔特性，近年來國內外學者對甲醇/柴油RCCI 發動機的研究增多，涉及發動機臺架試驗、燃燒過程仿真、化學反應動力學模型等方面。文獻［6］中分析了活塞頂部的燃燒室凹坑幾何形狀對汽油/柴油和甲醇/柴油RCCI 發動機的影響，結果表明：采用改進的淺平型、無擠流燃燒室可提高熱效率和減少傳熱損失，在全工況范圍內實現較低的NOx和顆粒物（particulate matter，PM）排放，峰值總指示效率接近51%。文獻［7］中研究了廢氣再循環（exhaust gas recirculation，EGR）和預混合比例對甲醇/柴油雙燃料RCCI 燃燒循環變動的影響。結果表明，甲醇替代比例為76%、81% 的負荷工況下，采用26% 的冷卻EGR 率可減少發動機循環變動，提高熱效率，降低NOx和碳煙排放。……