甲醇均质混合气F-T柴油引燃发动机排放特性研究

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1、第33卷第10期可再生能源Vol.33No.102015年10月RenewableEnergyResourcesOct.2015甲醇均质混合气F-T柴油引燃发动机排放特性研究苏志伟，朱建军，安俏俏，韩卫，郭宇杰（太原理工大学车辆工程系山西太原030024）摘要：针对F-T柴油和煤基甲醇在发动机中燃烧时的各自优势，在一台CY25TQ型柴油机上，研究了甲醇占能比及F-T柴油喷油时刻对甲醇均质混合气F-T柴油引燃燃烧方式下发动机排放特性的影响。试验结果表明：随甲醇占能比增加，碳烟和NOx排放明显下降，而THC，HCHO，CO排放上升；F-T柴油喷油时刻提前，C

2、O和NOx排放上升，而碳烟，HCHO，THC排放呈先降低后升高趋势。关键词：均质混合气引燃；F-T柴油喷油时刻；甲醇占能比；排放特性中图分类号：TK421.5文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）10-1577-05DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.10.024[10]0引言产生刺激，可诱发癌症，严重威胁人们的健康。节能和环保一直是内燃机行业的发展趋势。纵观国内外研究者们对HCII燃烧模式的研柴油机具有热效率高、输出功率大和稳定性高等究，可以发现此燃烧模式具有极大的发展潜力，将优点，应用领域广泛，但柴

3、油机的燃烧方式限制了成为未来内燃机的发展方向。因此，本文尝试采用自身的发展，较高的NOx和碳烟（PM）排放一直都十六烷值比柴油更高、自身含硫及芳香烃极少的是内燃机界学者们关注的问题。F-T柴油来引燃甲醇均质混合气，针对其极易着均质混合气引燃燃烧方式的基本思路为“高火性，实现煤基高辛烷值燃料在柴油机上的应用，辛烷值、易挥发燃料形成均质混合气加高十六烷充分利用甲醇价格较低的优势，提高甲醇使用比值、易着火燃料引发多点着火”。通过理论分析可例，尽量减少F-T柴油使用量，使综合燃料成本知，由直喷柴油压燃引起的多点、大面积同时着火下降，实现节能减排。本文主要研究循环

4、供油量中可以加快燃烧速率，得到较高的定容度，提高发动甲醇占能比和F-T柴油喷油时刻对甲醇均质混机的热效率；与传统的点燃或压燃燃烧相比，均质合气F-T柴油引燃燃烧方式下的PM，NOx，CO，混合气引燃（HomogeneousChargeInducedIgni-HC，HCHO排放的影响。tion，HCII）可以在较高的压缩比下，燃用稀混合1试验设备及方法[1]，[2]气，能大幅度降低碳烟排放。王建昕的研究表试验发动机参数见表1。明：HCII燃烧方式可最大程度实现碳烟零排放，表1发动机主要参数Table1Majorparametersofthetestengi

5、ne将HCII与废气再循环（EGR）结合能够实现低温项目参数燃烧，改变缸内的反应过程，同时NOx和PM的排型号CY25TQ柴油机[3]，[4]放较少。姚春德一直致力于甲醇/柴油双燃料燃烧室类型ω型燃烧的研究，结果表明：HCII燃烧模式下发动机缸径/mm115可获得较高热效率和极低的NO和PM排放。行程/mm115x排量/L1.25[5]~[9]Inagaki，Reitz，Yu，Ma以及Duffour的研究也很压缩比17∶1好地证明了HCII燃烧的高效低排效果，但是，由标定功率/kW12.5/（2200r/min）于采用了高辛烷值甲醇燃料，尾气中HCHO含

6、量最大转矩/N·m63.8/（1600r/min）增加，与皮肤接触能引发过敏、炎症，还会对眼睛供油提前角/°CABTDC20收稿日期：2015-05-11。基金项目：清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开放基金资助项目（KF14082）。通讯作者：朱建军（1974-），男，副教授，硕士生导师，研究方向为清洁燃料发动机燃烧与排放控制。E-mail：nrjsys@163.com·1577·可再生能源2015，33（10）试验在一台单缸柴油机上进行，F-T柴油供900给采用原机的柴油供给系统，甲醇由自主设计的ECU控制喷射到进气管中与空气混合，喷射时刻600-

7、6固定在10°CABTDC。常规及非常规气态排放物/10xNO的测量使用AVLSESAMi60FT型傅里叶变换红3000.3MPa0.45MPa外光谱仪，使用AVLDISMOKE480型不透光烟0.6MPa度计测定PM排放，试验装置如图1。00.30.40.50.60.70.80.9甲醇占能比油箱滤清器（b）NOx油箱喷醇喷油器0.5油耗仪滤清器控制器电子称进气油管0.4燃烧分析仪单缸柴油机柴油缸压传感器0.3机测试系统CO/%0.20.3MPa0.10.45MPa联轴器FTIR0.6MPa电涡流测功机0电脑角标仪排气不透光烟度计0.30.40.50.6

8、0.70.80.9甲醇占能比图1试验装置示意图（c）COFig.1Schemat