柴油／天然气双燃料发动机排放特性研究

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1、第4期陕西交通职业技术学院学报NO．42013年Journa10fShaanxiColleae0fCommunication＆Techn2013柴油／天然气双燃料发动机排放特性研究史强，蔡艳超(长安大学汽车学院，陕西西安710064)摘要：柴油／天然气双燃料发动机具有良好的排放特性。通过查阅分析大量国内外资料，具体阐述替代率、过量空气系数、喷油提前角、负荷和引燃油量等因素对双燃料燃烧CO、HC和NOX排放的影响规律。关键词：柴油／天然气双燃料；发动机；排放中图分类号：U464．173文献标识码：A文章编号：(2013)04—0022—03StudyonExhaustEmis

2、sionCharacteristicsofDieselEngineDualFueledwithNaturalGasSHIQiang，CAIYan—chao(SchoolofAutomobile，Changanuniversity，Xian710064，China)Abstract：Dieselenginedualfueledwithnaturalgashasagoodperformanceinexhaustemission．Thepaperexpoundsconcretelytheinfluenceofthesubstitutionrate(naturalgastodies

3、e1)，theexcessairratio，theadvancedangleofinjection，theloadandthedieselquantityforpilotingontheemissionofCO，HCandNOXafteranalyzingalargeamountofliteraturesathomeandabroad．Keywords：diesel／naturalgasduelfuel；engine；emission．既有柴油机扩散燃烧的特点，也有汽油机预混合燃1前言烧的特点，其燃烧过程非常复杂⋯。当今世界石油资源日益枯竭，环境污染愈来愈2双燃料发动机排放

4、的影响因素严重，合理利用资源，开发清洁燃料是我们面临的重要问题。天然气是一种清洁能源，其主要成分为2．1替代率甲烷。与传统燃料相比，天然气作为发动机替代燃所谓替代率，就是改装后节约的柴油量与改装料具有效率高、排放低和经济性好等优点。因此，前的柴油油耗之比。开发柴油／天然气双燃料发动机，对于降低尾气排随着替代率的增大，柴油引燃天然气双燃料发放、减少污染和解决石油资源短缺问题都具有重要动机的CO排放降低J。CO为不完全燃烧产物，柴意义。油机主要在油束中心、油束尾部及后喷部因局部缺柴油／天然气双燃料发动机是以天然气为主燃氧而产生CO排放；随着替代率的增大，引燃柴油喷料，少量柴油为

5、引燃燃料的发动机。与传统汽油机射量减少，天然气供给量增大。天然气以气态形式和柴油机相比，柴油引燃天然气发动机的燃烧过程与空气混合，混合气非常均匀，因此CO排放降低。收稿日期：2013—9—15作者简介：史强(1990一)，男，长安大学汽车学院2012级载运工具运用工程专业硕士研究生。22第4期NO．42013钷陕西交通职业技术学院学报20l3双燃料发动机的HC排放随着替代率的增大而加。升高。替代率较低时，HC增长幅度比较大，因为天2．3喷油提前角然气一空气混合气浓度较低，使稀燃火焰熄火区增喷油提前角是影响柴油／天然气双燃料发动机大，导致HC排放增加，且替代率较小时，柴油的喷

6、燃烧和排放的重要因素，甚至比纯柴油工作过程影射量较高，在油束中心会因为缺氧造成不完全燃烧响更加明显。柴油机燃用双燃料时，适当提前喷油而增加HC；替代率较高时HC增长幅度较小，因为提前角对发动机燃烧和排放是有利的，可以使CO此时混合气浓度较大，可以保证均质混合气火焰的和HC排放得到改善，但是过分提前供油提前角将正常传播，而且柴油喷射量减少，使得HC排放降使燃烧恶化，排放指标明显变差。低。但是混合气的浓度增大，增大了气门叠开时的在部分负荷时，喷油提前角增大，CO和HC排HC排放，在这两方面的共同作用下，HC排放缓慢放降低，NOx排放升高，且小负荷时喷油提前角对升高。CO和HC排

7、放影响较大，大负荷时对NOx排放影NOx排放随替代率的增大先降低后升高。NOx响较大。之所以降低是因为预混合天然气一空气混合气浓小负荷时，混合气浓度变稀，缸内温度低，柴油度低，燃烧速度较慢，发动机的缸内最高温度、最大着火延迟期长，喷油提前角小时，会使燃烧滞后，导爆发压力』l7j升高率较低；此外在柴油预混合燃致混合气不能充分燃烧，CO和HC排放较多；增大烧期内，柴油液滴被辛烷值较高的天然气所包围，喷油提前角，可以使混合气在上止点附近燃烧，燃这有遏制柴油预混燃烧的作用，从而使NOx排放降烧充分，改善燃烧条件，使CO和H