醇醚双燃料压燃发动机HC排放研究.pdf

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1、第5期(总第208期)车用发动机No．5(SerialNo．208)2013年lO月VEHICIEENGINE0ct．2O13醇醚双燃料压燃发动机HC排放研究闫妍，张煜盛，佘金平，陈涌填。，谌祖迪。(1．西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039；2．华中科技大学能源动力工程学院，湖北武汉430074)摘要：以ZS195型直喷式柴油机为原型机，开展了进气道喷射醇醚混合燃料HCCI试验研究，并应用气相色谱和傅里叶红外技术对HC排放物进行检测，详细分析了HC排放的主要组成和变化规律。试验研究结果表明：双燃料HCCI试验的指示热效率受负荷和燃料比例影响明显，最高可达到

2、49％，超过原柴油机1O；HC排放明显高于原柴油机，通过精密控制双燃料喷射比例和进气加温措施，能够有效降低HC排放；二甲醚、甲醇和甲醛是HC排放最主要的组成部分，其中甲醇在大负荷工况下排放比例会有所增大，甲醛排放受功率的影响较小，在接近爆震边界的时候会出现明显提升。关键词：二甲醚；甲醇；均质压燃；碳氢化合物DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2013．05．009中图分类号：TK428．9文献标志码：B文章编号：1001—2222(2013)05—0044—04环境和能源压力不断增大，发展新型代用燃料和表1发动机主要技术参数燃烧模式已经成为内燃机

3、界研究的热点。新型燃料缸径／ram95压缩比17：1要求来源广泛、燃烧清洁、成本低廉、对环境和人类身行程／ram115标定功率／kW10．6体健康等无有害影响口；新型燃烧技术则要求突破排量／L0．815标定转速／r·rain22OO发动机在经济和排放两方面的制约，达到高效节能和超低排放。目前，新型燃烧模式的研究热点集中在均DME在常温常压下为气态，在试验中需要对其质充量压缩燃烧，即HCCI燃烧模式[3]，这种燃烧模进行加压液化处理。DME的饱和蒸气压在2O℃时式的核心思想是将汽油机和柴油机的燃烧模式组合为0．51MPa，并会随着温度的升高不断增大。所以起来，解决压燃发

4、动机不能兼顾氮氧化物和炭烟颗粒试验采用LPG高压罐储藏DME，将高压N加压低排放的难题，同时保持高燃烧效率。至1．2MPa，试验证明这种储存方法能在整个发动二甲醚(DME)作为代用燃料，具有燃烧清洁的机工作过程中使DME保持液态性质，阻止气阻的特性，其炭烟排放可以达到近零标准，同时由于特殊产生，试验能够连续供油。的理化性质，DME很适合应用于HCCI燃烧模式，整个试验台架的改造还包括以下几个部分：但DME存在燃烧工况过于狭窄问题。采用双1)甲醇燃料采用全新的电控式喷射系统，由燃料控制HCCI燃烧过程是目前常用的一种方MP5．2喷油泵和喷油器组成，能够精确控制喷射正法[

5、8；甲醇燃料具有高汽化潜热和辛烷值，能够抑时和喷射量，甲醇喷射器的额定喷射压力为制二甲醚的快速燃烧，所以本试验采用这两种新型0．7MPa，喷射量由喷射脉宽来决定；代用燃料进行HCCI研究。2)DME喷射系统采用原机自带油泵和轴针式喷射器，能够尽量避免喷射器堵塞；1试验方案3)为了达到双燃料的预混合效果，在进气道中1．1试验台架加装了稳压箱和预混合室；由于甲醇的沸点为75℃本试验采用ZS195单缸卧式水冷直喷式发动左右，所以在稳压箱中加装了进气加热系统，能够进机作为试验机，原柴油机参数见表1。一步促进双燃料的均匀混合，提升均匀混合气的制收稿日期：2013-05—15；修

6、回日期：2013-10—17基金项目：国家自然科学基金项目(20777023，51106130)；四川省教育厅自然科学项目(IOZB078，12ZB138)；西华大学重点科研项目(Z1120320，Z112O319)作者简介：闫妍(1984)，女，讲师，博士，主要研究方向为内燃机代用燃料燃烧及排放；xinxiangyanyan@foxmail．corn。车用发动机2013年第5期2、蛏盎卷士宝0图3HC排放对比图5DME排放由图3可看出，随着负荷的增加，HC排放明显比例也有所增大。通过THC、甲醇和DME的排放降低。在低负荷工况下，缸内温度较低，HC燃烧及分析可以发现

7、，精确适当的电子控制是降低HC排其后期氧化受到抑制；随着功率升高，燃料增加，混放最有效的方法，同时考虑引进可变气门正时，尽量合气变浓，燃烧过程得到改善，热效率增高，缸内温减少进排气门重叠时间，也能够降低HC排放。度和壁面温度都有所提升，促进HC氧化成为最终图6示出甲醛(CHO)排放情况。从图6可以产物C()和HO；排气温度也随着功率不断上升，看出，与DME和甲醇不同，甲醛排放受功率的影响热氛围良好的排气过程也会使一部分HC氧化，所较小，在整个试验工况范围内，其排放都基本维持在以HC排放随负荷升高明显降低。如果保持负荷不100×10～200×10之间，