可变压缩比对混合燃料柴油机燃烧和排放特性的影响



可变压缩比对混合燃料柴油机燃烧和排放特性的影响

柴油对国家工业经济发展起着重要作用，但广泛使用将造成严重的环境污染。因而，一直在寻找柴油替代燃料，生物燃料就是其中最为突出的替代燃料，尤其是具有较高辛烷值和氧含量的醇类燃料。对此，本文通过试验研究了不同压缩比及不同混合比下混合燃料的燃烧特性和排放特性。

醇类燃料粘度较高，挥发性较差，因而仅使用醇类燃料将影响燃烧室雾化、堵塞喷油嘴。利用醇类燃料时，需与传统燃料混合，文中将异丙醇与标准柴油混合，为改善混合燃料的低温流动特性而在其中又添加了一定量的乙醚。共制备了3种不同混合比例的混合燃料样品，体积分数分别为10%、15%和20%的异丙醇和体积分数为5%的乙醚与标准柴油形成的混合燃料IPD15、IPD20和IPD25。试验采用一台0.6L单缸发动机，可通过倾斜气缸缸体内的倾斜块，改变燃烧室体积，获得17、18两种压缩比，整个过程不需要中断发动机运转。之后进行不同压缩比、不同混合比下的共混燃料燃烧试验，并利用气体分析仪和烟度计测量发动机排放。结果显示：①压缩比为17时，IPD25的NOx排放最高，这可能是由于排气温度升高及生物燃料含氧量增加而促进了NOx的形成；②压缩比为18时，IPD15的缸内峰值压力最高，这可能是由于预混燃烧阶段热释放率较高造成的；③两种压缩比下，IPD15的热释放率最高，这主要是由于点火延迟较长，导致预混燃烧阶段燃烧室内大量燃料堆积而造成的；④低负荷条件下，3种共混燃料的CO排放都显著增加，且其值随发动机负荷增加而逐渐减小，这可能是由于发动机缸内气体温度降低和燃烧过程推迟造成的；⑤两种压缩比下，IPD15的CO2排放大幅降低，在压缩比为17时，其与IPD20和IPD25相比CO2排放分别降低了27%和40%，在压缩比为18时，分别降低了15%和33%；⑥两种压缩比下，IPD25的HC排放最低，在压缩比为17时，IPD25与IPD15和IPD20相比HC排放分别降低了12%和8%，在压缩比为18时分别降低了13%和5%。

AjaySinghVermaetal. SAE 2015-24-2486.

编译：李臣