进气成分对柴油机燃烧特性的影响.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报Tr锄sactionsoftheChineseSocietyofA铲iculnlmlEngine丽ng、，01，28No．12Jull．2叭255进气成分对柴油机燃烧特性的影响刘勇强，左承基，程晓章，徐天玉(合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009)摘要：为了研究进气成分对柴油机着火和燃烧过程的影响，在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上，用高速摄像机记录了油门全开时不同进气成分下柴油机燃烧过程的火焰照片，应用三基色法计算了燃烧温度场，结合示功图和放热率曲线

2、分析了不同进气成分对柴油机燃烧特性的影响。结果表明：当进气成分小I司时，缸内着火时刻、燃烧持续期、最大爆发压力和最大放热率均发生相应改变：同时，进气成分的改变对缸内最高温度和平均温度的影响较大；另外，进气同时加入2％H2和10％C02可以在氧体积分数减少的情况下改善燃烧，有利于降低柴油机有害排放物的生成。研究结果为实现柴油机高效、低污染燃烧提供一种新的方法。关键词：柴油机，温度，燃烧，进气成分，三基色法doi：10．3969a．is蛳．1002—6819．2012．12．010中图分类号：TK421．2文献

3、标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一12一0055一07刘勇强，左承基，程晓章．进气成分对柴油机燃烧特性的影响[J]．农业工程学报，2012，28(12)：55—61．LiuYongqian昌zuoCh肌西i，chengxiaozhan昌eta1．E氐ctsofinletgascomposition∞combus石oncharacteristjcofdieselengjnefJ]TransactionsofnlechineseS0cje哆ofA鲥cul咖1Enginee血g(Tr孤sacti

4、onsoftheCSAE)，2012，28(12)：55—61．(inChinesew砧En91ishabs仃act)0引言1试验装置和试验内容柴油机作为动力装置以动力性强、热效率高、燃油消耗率低而得到广泛应用，但其NO。和微粒(碳烟)排放量较高，且排放控制受“NO。一微粒”折中曲线的束缚。目前柴油机主要通过废气再循环(EGR，exhaustg船recirculation)技术来降低NO。排放量⋯引。废气再循环技术是通过降低缸内最高燃烧温度及缸内混合气中O：的体积分数，破坏N0；的生成环境，达到降低No，排

5、放的目的。作为气体燃料，氢气具有燃烧速度快、扩散系数高、着火范嗣宽、火焰淬熄距离短等特点，柴油机掺氢燃烧可以显著降低柴油机的碳烟排放，掺氢量越多，排放烟度越低，同时，掺氢燃烧还可以提高发动机热效率和降低燃油消柑’}201。而s眦vallaIl等【2l】和左承基等【硐则将EGR和掺氢燃烧技术结合起来，可同时降低柴油机的Nq和碳烟排放量。该文在一台由zsl95柴油机改装而成的视窗上置式可视化试验装置上【231，进行了油门全开时进气掺混C02、进气掺混H2及进气掺混C02和H2的柴油机燃烧过程的试验研究。通过高速

6、摄影机记录下缸内着火和燃烧过程照片，用基于三基色原理编制的软件计算了缸内燃烧温度场【2牝51，同时结合同步示功图和放热率曲线对缸内燃烧过程进行了研究，深入地了解不同进气成分对柴油机燃烧特性的影响。收稿日期：2011．11．02修订日期；2012一05-II基金项目#国家自然科学基金项目(50776027)作者简介；刘勇强(】968一)，男。博L研究生，主要从事内燃机燃饶及排放控制的研究。台肥台肥工业大学机械与汽车工程学院，230009。Email=IJ-qi”g@163．com1．1试验装置试验装置主要由进

7、气系统、光学发动机、电机、变频器、角标发生器、高速摄影机及微机等组成，如图1所示。其中，光学发动机是对常州柴油机股份有限公司生产的zsl95直喷式柴油机改造而来。表1是zsl95柴油机的主要参数。表lzsl95柴油机主要结构参数TablelS仃ucturaIp啪mete培ofZSl95dieselengine参数名称／节位参数值缸体结构缸径，nm行程，Ⅲ排量几标定转速Arlllin。)标定功率，kW最大转矩，(N·m)压缩比供油提酊角／(’)1．2试验设计表2为本次试验4种试验方案对应的各进气成分的体积比例

8、。表2进气成分试验方案Table2Testprogrammeofcha唱ecompositions禅虾；竺

9、耋砌耋

10、卯"Ⅲ56农业工程学报2012年图l试验装置示意图Fig．1SchematicofexperimentaIsetup1．3试验方法试验前先将水温加热到80～90℃，按试验方案设置好各进气成分比例，开启变频器，通过电机倒拖柴油机至恒定转速1000r／min，然后手动触发油门开到最大，柴油机着火燃烧，高