乙醇柴油发动机燃烧过程分析

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1、柴asasim®盼析2016-04-1417:43:29汽车工程学报2016年2期胡鹏++吴昌雷++王伟uomvu。)删遐鉴图3乙醇柴油/柴油的燃烧重!1!预混合燃烧放热量比例/%预混合燃烧期Pcp/（°CA）{港歪ITB10E10•••:N5E10曲轴转角Cr!(°CA)(a)1800r/min10090柴油一-B10E10摘要：利用台架试验，开展乙醇柴油发动机燃烧过程对助溶剂感受性的研究。获得燃用乙醇柴油/柴油时气缸压力、放热率、预混合及扩散燃烧持续期和热量分配、燃烧重心变化规律。与柴油相比，在转速为1800r/mi

2、n,柴油机燃用三种燃料，负荷为25%的工况下，缸内压力差异较小，在100%负荷时缸内压力曲线差异增加。在25%负荷时，N5E10放热峰值＞B10E10放热峰值〉柴油放热峰值;在100%负荷时，柴油放热峰值＞B10E10放热峰值＞N5E10放热峰值。在转速为1800r/min,负荷为25%的工况下，发动机的放热曲线呈双峰分布，在其余工况下，柴汕机放热两阶段的界限并不明显，总体呈单峰分布。乙醇柴油发动机预混合燃烧期缩短，预混合燃烧阶段放热量比例降低，扩散燃烧期缩短，燃烧重心更加向上止点靠近。关键词：柴油机；乙醇柴油；助溶剂；

3、燃烧过程中图分类号：TK421+.2文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2016.02.07柴油机凭借其在CO2排放和油耗方面的优势，在商用车和乘用车领域内所占份额不断扩大，这是对柴油的市场供应的一个巨大考验。随着石油供需矛盾的不断加剧，代用淸洁燃料的研究越来越受到重视。乙醇是一种可再生的清洁含氧燃料，借助助溶剂制备乙醇柴油，在柴油机上具有广阔的应用t1刖景。冃前研究助洛剂对柴汕机燃用乙醇柴汕时性能的影响，从理化性质、动力性、经济性和排放的如度探讨[1-6]o课题组前期对柴

4、油机燃用乙醇柴油时缸内压力、燃油消耗率、常规排放特性进行了研究[5-6],结果衣明，柴油中掺混乙醇可有效降低NOx和烟度，燃烧热效率提高，通过增加供油量可恢复动力性。本文进一步从气缸压力、放热率、预混合及扩散燃烧持续期和热量分配、燃烧重心等细节方面开展乙醇柴汕发动机燃烧过程对助洛剂感受性的研究，为含氧燃料在柴汕机中的应用提供参考。1试验部分1.1柴油机主要参数及设备本试验柴油机的主要参数见表1,试验时为了对比不同油品的特点，对柴油机未做任何改变。气缸圧力数拯采用Dewetron公司的EWE-2010DAQ系统进行采集，该

5、系统具有16个采样通道以及0.2°CA采样频率的编码器。1.2试验燃料及理化性质原料：0号柴汕，市购;生物柴汕，海南止和生物能源有限公司；乙醇和正丁醇，分析纯（99.99%）,国药集团化学试剂有限公司产品。燃料：（1）0号柴油。（2）10%（质量分数，下同）生物柴油+10%乙醇+80%0号柴油，记为B10E10o（3）5%正丁醇+10%乙醇+85%0号柴油，记为N5E10o其屮乙醇柴油燃烧配比根据课题组前期试验结果选定，六种燃料的主要物理化学性质见表2。1.3试验方案分别燃用0号柴油、B10E10和N5E10进行对比试验

6、。在最大转矩转速1800r/min和额定功率转速2900r/min,10%、25%、50%以&100%负荷下进行发动机台架试验，利用Dewetron公司的EWE-2010DAQ系统进行数据采集时燃用四种燃油的示功图数据。本研究利用实测示功图计算燃烧放热率，根据•气缸内燃烧放热率(dQB/dt)等于气缸内工质的内能变化率(dU/dt)、做功变化率(pdV/dt)及散热率(dQw/dt)的总和，建立如下的能量守恒方程：O式中：QB为燃料放热：fi,J；U为缸内工质的内能，J；QW为工质向周壁的传热量，J；pdV为工质对外做功

7、，Jo2结果与讨论2.1气缸压力和放热率图1为转速1800r/min和2900r/min时，25%、100%负荷下的缸内压力和放热率曲线。从缸内压力曲线可知：燃料特性对缸内压力的影响与工况相关。在转速为1800r/min,三种燃料在25%负荷吋缸内压力差异较小，在100%负荷吋缸压曲线差异增加。由于低负荷时宏观过量空气系数较大,缸内氧气浓度高，因此柴油机燃用三种燃油时缸内压力曲线基木相同。然而在100%负荷时缸内压力曲线差异增加，这是因为，100%负荷时喷油量增加，柴油中掺混乙醇改善油气混合和促进燃烧发挥效应，且乙醇气化

8、吸热降低缸内温度得到弱化，I大I此在100%负荷时三种燃油的缸内压力曲线差异增加。在转速为2900r/min时，尽管燃烧过程持续曲轴转角基本不变，但是转速从1800r/min增加至2900r/min时，燃烧持续期缩短约40%,因此柴汕掺混乙醇后，乙醇燃料粘度低以及白供氧的助燃作用得到有效发挥，高转速时三种燃料缸内压力