重型柴油機低溫均質引燃燃燒與排放特性的試驗研究.pdf

1、隨著我國汽車保有量的急速增長，內燃機排氣所帶來的污染問題越來越受到重視。傳統內燃機受燃燒模式所限，壓燃式柴油機存在氮氧化物與顆粒物排放高的問題，為滿足排放法規(guī)，不得不依靠冗雜的后處理裝置，而點燃式汽油機又存在熱效率低的問題，燃油經濟性較差。因此，尋找高效、清潔的燃燒技術成為內燃機行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首要問題。
　　均質混合氣引燃，以預混燃燒與稀薄燃燒為主的燃燒方式，同時具備高熱效率與低排放的優(yōu)勢，應用潛力巨大。本文針對汽油均質混合氣柴

2、油引燃低溫燃燒(LT-HCⅡ)的新型燃燒技術進行了試驗探究，主要進行了以下兩點工作:一，汽油比例、柴油噴射時刻、EGR率、柴油軌壓對LT-HCⅡ燃燒與排放特性的影響;二，DOC后處理裝置與柴油深度預混進一步改善LT-HCⅡ排放的效果。試驗在一臺高壓共軌六缸柴油機上進行，完成了對汽油噴射系統、開放式控制系統的改造，實現了軌壓、噴射時刻、噴射脈寬、噴射次數、EGR率等控制參數的靈活調節(jié)。
　　研究結果表明，LT-HCⅡ燃燒模式指示熱效

3、率較高，試驗工況下，可以達到壓燃式柴油機水平，但由于不完全燃燒產物增多，導致燃燒效率略有降低。汽油增多，預混燃燒增加，放熱率曲線由雙峰變?yōu)槠骄彽膯畏澹鳱Ox與Soot排放同時降低，缸內明顯處于低溫燃燒狀態(tài)，至汽油比例90％時，NOx降至0.79g/(kW·h)，Soot近零排放，而循環(huán)波動率不超過2％，說明少量引燃柴油即可有效控制LT-HCⅡ的燃燒相位。柴油噴射時刻提前，是提高燃燒效率，改善THC與CO排放的有效措施，但會帶來發(fā)動機工

4、作粗暴的問題，而隨柴油噴射時刻提前，Soot排放始終維持在極低水平，說明控制Soot排放的首要因素是汽油比例。適量EGR的引入，可以有效改善LT-HCⅡ汽油均質稀混合氣的燃燒狀況，燃燒效率與指示熱效率同時增大。而汽油預混燃燒加快，柴油擴散燃燒減慢，導致燃燒持續(xù)期基本不變。隨再循環(huán)廢氣增多，氮氧化物排放減少，而不透光煙度基本不變，最大值僅為0.036m-1，可見LT-HCⅡ燃燒模式對EGR并不敏感，可結合大比例EGR，同時實現氮氧化物與碳

5、煙的極低排放。柴油軌壓增大，是減少THC與CO排放、提高指示熱效率、降低循環(huán)波動率的有效手段，但同時會帶來NOx排放增加的問題。LT-HCⅡ燃燒模式使用60MPa柴油軌壓時的不透光煙度值，僅為0.034m-1，而純柴油模式需要使用140MPa柴油軌壓才能與此排放水平相當，可見LT-HCⅡ可使用較低的軌壓滿足Soot排放要求。
　　此外，DOC的加裝并不會引起燃燒特性的變化，對THC與CO的轉化效率也超過90％，可使二者同時滿足國五