喷油策略对正丁醇汽油部分预混燃烧和排放特性影响的试验研究

发布时间：2020-06-18 18:38

【摘要】：汽油部分预混压燃(PPC)能够在较宽广的工况范围内同时实现高热效率和低排放,在实现内燃机清洁燃烧方面具备较大潜力,已成为近年来研究的热点。然而,在大负荷工况下,由于燃烧速率较快,会造成压力升高率和最大爆发压力过高、压力波动较大以及碳烟排放较高等问题。正丁醇属于第二代生物质含氧燃料,具有挥发性好、辛烷值和含氧量高等特点,与汽油燃料掺混具有降低汽油压燃大负荷工况碳烟排放的潜力;此外,通过喷油策略控制混合气浓度分布,可实现着火过程和燃烧放热规律控制,进而降低压力升高率和最大爆发压力。本文在一台改造的单缸试验发动机上,研究了汽油添加正丁醇结合喷油策略对汽油部分预混压燃的燃烧和排放特性的影响。首先,本文探索了不同EGR率下,汽油中掺混正丁醇的比例对汽油PPC燃烧和排放的影响。结果表明,燃油中正丁醇掺混比例越大,滞燃期越长,预混燃烧比例越大,NOx和soot排放都有所下降。但是由于燃烧速度过快,导致最大压升率和最大爆发压力过高的问题。增加进气中的EGR率,最大压升率下降,指示热效率先升高后降低,NOx排放降低,但soot和CO排放均有所升高。进一步在正丁醇掺混比例30%、EGR率25%工况下,系统研究了预喷结合主喷的喷射策略对PPC燃烧排放的影响。结果发现,与单次喷射相比,采用预喷结合主喷的策略可以缩短滞燃期,燃烧最大放热速率降低,可以在降低soot排放的同时保持较低的最大压升率和NOx排放。增大预主喷间隔角可以降低最大压升率;预喷比例越大,降低碳烟的效果越明显,但是CO和THC的排放有所升高。最后,为了进一步降低碳烟排放,本文研究了气道喷射结合缸内两次喷射策略对改善正丁醇/汽油PPC燃烧和排放的潜力。结果表明,增大气道喷射比例可以有效缩短滞燃期,降低最大压升率的同时减少NOx和soot排放,但是指示热效率有所降低。在气道喷射比例一定时,增大预喷比例,预混燃烧比例扩大,发动机性能和排放得到改善,当气道喷射比例30%,预喷比例30%,预主喷间隔角100°CA时,soot排放仅为0.0045 g/kW·h,此时NOx排放为1.1 g/kW·h,最大压升率11.7 bar/°CA。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK46

【参考文献】