汽油与DTBP混合燃料压燃试验研究

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1、中国工程热物理学会燃烧学学术会议论文编号:094023汽油与DTBP混合燃料压燃试验研究梁晨,纪常伟,戴晓旭，胡博，刘达洋（北京工业大学环境与能源工程学院，北京100124）（电话：13910825805,E-mail:liangchen0629@gmail.com）关键词：汽油DTBP混合燃料燃烧排放为了拓宽柴油机的燃料使用范围，同时分析DTBP点火促进剂对高辛烷值燃料在压燃方面应用的可行性以及今后的使用和发展前景。本文在压燃式柴油机台架上将一定体积分数的DTBP混入汽油中并喷入燃烧室，以研究汽油混合DTBP的可行性以及对燃烧和排放的影响。本实验发动机为IVECOSOFIMO8

2、140.47直列4缸涡轮增压中冷直喷柴油机。试验转速设定为1400r/min，试验范围为0-140N·m。在柴油与DTBP的混合实验研究中，DTBP作为点火促进剂，因其自燃温度低、扩散及燃烧速度快、蒸发雾化性能好等特点，能够提高柴油的十六烷值，明显缩短柴油的滞燃期。通过参考DTBP与LPG混合燃烧的数据，在本试验中，DTBP与汽油按照15/85的体积比例进行混合。通过与原机各工况点第4缸的缸压和排放数据进行对比，确定汽油混合DTBP的可行性以及对燃烧和排放的影响。2实验结果及分析2.1汽油/DTBP混合燃料的燃烧范围图2为1400r/min、原机与汽油/DTBP混合燃料燃烧的转矩

3、随油门开度变化的曲线。图2表明在随着油门开度的增大，当燃烧柴油时原机转矩可达到140N·m，而汽油/DTBP混合燃料的转矩仅能提高到80N·m。在传统柴油喷射过程中由柴油对高压油泵柱塞及针阀进行润滑，由于汽油的密度和粘度小于柴油，当燃烧汽油混合燃料时，对于部件的的润滑性能较差，并造成了喷油系统内由于润滑不足而引起的柱塞及针阀卡滞，因此在汽油/DTBP混合燃料燃烧时随着油门开度的增加转矩仅能提高到80N·m。图2发动机转矩变化曲线2.2汽油/DTBP混合燃料对柴油机燃烧的影响图3为1400r/min、原机与汽油/DTBP混合燃料燃烧的缸压峰值随制动平均有效压力变化的曲线。图3表明汽

4、油/DTBP混合燃料燃烧的缸压峰值与柴油原机的变化趋势相符,且在20N·m之后高于柴油原机。这主要是因为汽油的雾化及挥发性能均高于柴油。随着喷油量的增加，在预混燃烧阶段，当DTBP被压燃后参与燃烧的汽油量增加且多于相同状况下原机的柴油量，因此使得当转矩高于20N·m之后汽油/DTBP混合燃料的缸压峰值高于柴油原机。图3缸压峰值随bmep变化的曲线图4为1400r/min、原机与汽油/DTBP混合燃料燃烧缸压峰值的曲轴转角随制动平均有效压力的变化曲线。图4表明缸压峰值转角随bmep增加而错后，但汽油/DTBP混合燃料燃烧的缸压峰值转角比柴油原机提前0.2-1.1°CA。这主要是因为

5、汽油和DTBP较柴油更易雾化，同时汽油的挥发性更强，因此使得汽油/DTBP混合燃料的预混燃烧期较柴油原机缩短，导致其缸压峰值位置前移。当DTBP与柴油进行混合燃烧时也导致混合燃料预混燃烧期缩短，但因柴油的雾化和挥发性较汽油较差，因此其缸压峰值有所降低。而汽油的雾化及挥发性能好,使得汽油/DTBP混合燃料的在预混燃烧阶段有更多的燃料参与燃烧，改善了燃烧状况，因此在提高缸压峰值的同时提前了峰值位置转角。图4缸压峰值转角随bmep的曲线图5为1400r/min、不同制动平均有效压力下原机与汽油/DTBP混合燃料的10%已燃能量分数对应的曲轴转角(CA0-10%)变化曲线。图5表明，汽油

6、/DTBP混合燃料的10%已燃能量分数对应的曲轴转角明显滞后于柴油原机1-1.5°CA。这主要是因为汽油混合DTBP后虽然十六烷值有所提高并实现压缩燃烧，但其十六烷值仍低于普通柴油，因此其滞燃期较柴油有明显延长。但由于混合燃料气化完全，大量汽油挥发并与缸内空气均匀充分混合，当DTBP着火并引燃汽油后，汽油迅速燃烧，同时火焰扩散速度快于柴油原机，因此尽管混合燃料的滞燃期延长，但混合燃料燃烧的缸压峰值转角仍先于柴油原机。图510%已燃能量分数曲轴转角随bmep变化曲线2.3汽油/DTBP混合燃料对排放的影响图6为1400r/min、不同制动平均有效压力下原机与汽油/DTBP混合燃料燃

7、烧的CO变化曲线。图6表明，汽油/DTBP混合燃料燃烧时CO排放变化趋势与原机相同，且CO的排放数值较原机降低0.01%。当汽油/DTBP混合燃料在柴油机中燃烧时，属于稀燃状况，因此CO主要是由于燃烧不充分造成。DTBP低温分解、氧化并释放热量，同时由于汽油易于蒸发的特点，加快了混合燃料在预混期的蒸发扩散的速度，改善了预混燃烧期的燃烧状况，减少了不完全氧化物的生成，因此使得汽油/DTBP混合燃料燃烧的CO排放低于柴油原机。图6CO随bmep变化曲线图7为1400r/min、不同制