基于燃料設(shè)計的壓燃式發(fā)動機低溫預(yù)混合燃燒模式研究.pdf

1、傳統(tǒng)柴油機低溫燃燒模式通過使用大量的廢氣再循環(huán)（EGR），顯著降低了柴油機缸內(nèi)的局部燃燒溫度，能夠同時抑制氮氧化物（NOx）和碳煙的生成，從而解決了傳統(tǒng)柴油機燃燒模式中這兩種排放物此消彼長的難題。然而，大量EGR的使用造成缸內(nèi)燃燒質(zhì)量惡化，燃燒效率下降，碳氫化合物（HC）和一氧化碳（CO）等不完全燃燒產(chǎn)物顯著增加。本文基于燃料設(shè)計理論，通過商用汽油柴油燃料配比來調(diào)整缸內(nèi)混合氣的形成過程，增加了低溫燃燒模式中的預(yù)混合程度，從而降低了傳統(tǒng)低

2、溫燃燒模式對大量 EGR的依賴，在較寬負荷范圍內(nèi)實現(xiàn)了高效率超低排放的低溫預(yù)混合燃燒模式。
　　本文在一個定容噴霧裝置上對汽油柴油混合燃料的噴霧特性進行了研究。通過向柴油中添加汽油，混合燃料的粘度和表面張力等物理性質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致其貫穿距和噴霧錐角等噴霧特性發(fā)生變化。而且隨著汽油比例的增加，噴霧液滴的索特平均直徑顯著下降，并且小粒徑液滴在液滴分布中的比例上升，表明向柴油中添加汽油可以使噴霧場更加均勻，有助于油氣混合過程。

3、>　　為了了解燃料設(shè)計對混合氣著火過程的影響，本文在一臺快速壓縮機上對汽油和柴油類燃料（正庚烷）的混合燃料的著火過程進行了研究。通過調(diào)整燃料組分、壓縮比、燃空當量比和CO2濃度等參數(shù)，對比分析了不同燃料的峰值壓力、壓力升高率、著火延遲期等的變化規(guī)律。研究表明，向柴油類燃料中添加汽油成分可以有效地延長混合氣的著火延遲期，并且降低燃燒過程中的壓力升高率。
　　本文在一臺單缸壓燃式發(fā)動機上，研究了基于燃料設(shè)計的低溫預(yù)混合燃燒模式的著火、

4、燃燒以及排放物的基本規(guī)律。著重闡述了使用不同比例的汽油柴油混合燃料的低溫預(yù)混合燃燒模式中 NOx和碳煙排放降低對EGR的依賴性。其結(jié)果表明基于燃料設(shè)計的低溫預(yù)混合燃燒模式能夠在較低的EGR水平下實現(xiàn)NOx和碳煙的同時降低，從而驗證了此種新型燃燒模式的有效性。當使用含有40％汽油含量的汽油柴油混合燃料時，在13.5%的進氣氧濃度條件下即可實現(xiàn)NOx和碳煙排放同時降低，避免了大量 EGR的使用。此外，在此低溫預(yù)混合燃燒模式中，通過改變進氣壓

5、力、燃油噴射壓力和EGR率等發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)，研究了不完全燃燒產(chǎn)物 HC和CO排放的規(guī)律和特征。結(jié)果表明，HC排放量主要和混合氣的著火延遲期相關(guān)，而 CO排放量則主要受到缸內(nèi)的燃油空氣比例的影響。
　　詳細討論了不同汽油柴油混合比例的燃料在噴油時刻變化的情況下低溫預(yù)混合燃燒模式的著火時刻、燃燒過程等相關(guān)參數(shù)，以及它們對各種氣體排放物和碳煙排放的影響，并對排放水平與燃燒過程之間的關(guān)聯(lián)性進行了研究。結(jié)果表明，氣體排放水平和燃燒相位相關(guān)性

6、較強，變化的燃料成分對碳煙排放的影響較大。
　　針對傳統(tǒng)低溫預(yù)混合燃燒模式只能應(yīng)用于中小負荷的局限性，本文進一步通過進氣增壓配合EGR的策略拓展了此低溫預(yù)混合燃燒模式應(yīng)用范圍。進氣壓力的升高使得汽油柴油混合燃料的低溫預(yù)混合燃燒的運轉(zhuǎn)范圍向更高的負荷水平平移。與此同時，增加的EGR率可以降低 NOx排放，將汽油柴油混合燃料的低溫預(yù)混合燃燒模式向小負荷拓展。在試驗的負荷范圍內(nèi)，發(fā)動機燃燒效率始終保持在較高水平，避免了在傳統(tǒng)低溫燃燒模式