高EGR率下双燃料柴油机喷射策略的研究



高EGR率下双燃料柴油机喷射策略的研究

与汽油机相比，柴油机具有较高的热效率，但由于柴油燃料的低波动性而使得柴油机的排放较高。采用双燃料燃烧系统有助于降低发动机排放，尤其是NOx和颗粒物排放。双燃料燃烧具有两种喷射策略：混合燃料直接喷射和缸内混合喷射。前一种喷射策略由于很难控制两种燃料在不同负荷条件下的比例，因而多采用后一种喷射策略。本文通过试验对柴油机不同的喷射策略进行了研究，以改善低转速、低负荷条件下双燃料预混压燃（PCCI）燃烧的排放。

为同时降低双燃料PCCI燃烧NOx和颗粒物排放，研究的策略包括预混丙烷、高EGR率以及柴油喷射策略。试验采用一个高速直喷单缸柴油机，该发动机符合欧5排放标准。采用喷射压力为160MPa的压电式喷油器产生高压喷雾。整个试验在一个功率为37kW的直流测功机控制柴油机，试验所用柴油存储在燃油箱中。整个试验过程控制润滑油和冷却液温度在80℃左右，控制柴油温度在40℃左右。将气体状态下的丙烷从进气口通入发动机缸内，丙烷气体流量通过进气口孔径控制，整个试验过程不改变丙烷流量，并控制发动机转速为1500r/ min，缸内压力为0.55MPa。采用日本小野FX-203P滴定测速器测量柴油流量。采用日本堀场MEXA 7100DEGR尾气气体分析仪测量NOx、HC、CO和氧气含量。采用奥地利李斯特415S烟度计和英国剑桥燃烧技术公司DMS-500快速微粒频谱仪测量颗粒物排放。采用瑞士奇石乐Kibox 2893A数据采集系统进行缸内压力数据采集与记录，采样频率以曲轴每旋转0.005°记录一次缸内压力。试验结果显示：①在相同发动机负荷条件下，丙烷气体的加入将影响柴油机的起动工况和燃烧持续时间；②双燃料燃烧对于进气氧气浓度（EGR率）较为敏感；③在双燃料燃烧系统中，采用较大EGR率能有效减少NOx排放；④早期分层柴油喷射策略能进一步改善NOx排放，颗粒物排放量低于0.1FSN（烟度值），并具有稳定的燃烧状态。

JeongwooLeeetal.SAE 2015-01-0854.

编译：王祥