汽油、正丁醇掺混柴油对部分预混压燃的燃烧和排放影响

通过一台高压共轨重型柴油机,使用汽油/柴油和正丁醇/柴油掺混燃料,掺混比例为40%、60%和80%(体积分数),研究了平均有效压力(BMEP)为0.48 MPa和0.95 MPa工况下汽油和正丁醇燃料掺混对柴油部分预混压燃(PPCI)模式的燃烧和排放影响.结果表明:随着汽油和正丁醇掺混比例的提高,滞燃期明显延长,更大程度地将喷油与燃烧过程分离,实现高比例预混燃烧.在BMEP为0.48 MPa工况下,各比例掺混燃料均易实现高比例预混燃烧,掺混比例为40%结合EGR即可满足欧Ⅵ排放限值,而掺混比例为80%时燃烧则受到压力升高率极限和燃烧效率恶化的约束.随BMEP升至0.95 MPa,各燃料滞燃期缩短、预混燃烧比例明显降低,掺混比例为40%和60%时,各掺混燃料均呈明显的扩散燃烧过程.相比于汽油,正丁醇掺混燃料在较低掺混比例可获得更低的有效燃油消耗率(BSFC)和soot排放,正丁醇以高掺混比例(80%)结合中等EGR率实现了87%的预混燃烧比例,NOx以及颗粒物排放分别为0.4 g/(kW·h)和0.001 5 g/(kW·h).     

基于外特性前馈和模糊控制反馈的发动机冷却系统控制策略研究

在GT-SUITE中建立了一维重型柴油机瞬态冷却系统仿真模型,并对冷却系统控制策略的开发方法和控制效果进行了研究。以降低冷却系统附件最小功耗及提高冷却液温度控制精度为目标,分别设计了脉谱前馈与模糊控制、变论域模糊控制、变论域模糊控制加水泵比例积分控制3种控制策略,并在全球统一瞬态试验循环工况下进行发动机台架工况与整车车辆运行工况的仿真计算对比。研究结果表明:相比模糊控制,反馈采用变论域模糊控制能使发动机出口冷却液温度振幅减少37.6%,温度处于±0.5℃区间内的时间增加39.98%,且附件总能耗降低8.58%,冷却性能得到明显改善;额外采用水泵比例积分控制能使发动机出口冷却液温度振幅进一步减少16.1%,温度处于±0.5℃区间内的时间增加15.26%,但附件总能耗相比提高10.3%,提高温控精度但牺牲了附件的功耗。脉谱前馈与变论域模糊控制在温控精度与功耗优化方面整体表现最优,整车运行环境下温控精度相比模糊控制提高49.28%,同时功耗降低8.68%。     

两次喷射对正丁醇部分预混燃烧影响的试验研究

在一台改造的单缸柴油机上进行了预主喷两次喷射策略对正丁醇部分预混燃烧影响的试验研究。研究结果表明:正丁醇燃料实现部分预混燃烧相对汽油燃料对喷射时刻较敏感,最大压力升高率高,稳定运行范围窄,但未燃碳氢、氮氧化物和碳烟排放较低;预主喷两次喷射能有效降低正丁醇部分预混燃烧最大压力升高率,随着预主喷间隔的增大,最大压力升高率先快速降低后上升,预喷射比例越大,获得最低压力升高率对应的预主喷间隔越大;通过优化预主喷两次喷射策略,能显著改善正丁醇部分预混燃烧可控性差、最大压力升高率高的问题,从而有利于实现更大工况范围内的高效燃烧。     

柴油机燃用二甲基醚的现状和发展

本文分析了二甲基醚的性质特点，国外以二甲基醚作为柴油机代用燃料的研究现状，阐述了柴油机燃用二甲基醚的研究方向，并探讨了在我国开展二甲基醚研究工作的必要性和方案。     

柴油机燃料的发展

本文阐述了适应排放需求的柴油机燃料的特点及其研究状况，并展望了柴油机燃料在我国的发展前景。     

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，并通过发动机台架实验，研究了柴油／甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点．与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，压力升高率上升，排烟和NOx大幅度下降，但THC和CO排放均升高．该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态，是甲醇／柴油双燃料发动机可行的技术方案．     

二甲醚/甲醇均质压燃性能和排放特性的试验研究

在单缸发动机上进行了二甲醚/甲醇均质压燃(HCCI)的试验研究。结果表明,采用二甲醚/甲醇双燃料方式,HCCI的工况范围大幅拓宽,低转速平均指示压力接近0.8MPa。低负荷工况指示热效率随甲醇浓度的降低而升高;对于较高负荷,存在一个指示热效率较高的甲醇浓度区间。正常燃烧范围内,NOx排放一般低于20×10 6,即使在接近爆燃的工况,试验中测得的NOx排放也低于100×10 6;HC和CO排放明显高于柴油机。随甲醇浓度降低,HC和CO排放降低,NOx排放略有升高。     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性及排放特性的试验研究

在一台YC4112ZLQ增压柴油机上进行了不加任何助溶剂和着火改进剂的情况下,无水乙醇与柴油混合对柴油机燃烧过程影响的研究。试验结果表明,随着混合燃料中乙醇比例的提高,滞燃期延长,放热峰值增大,缸内最大爆发压力和最大压力升高率升高。与柴油相比,E10和E20有效热效率与原机相当,E30在高速大负荷工况热效率降低,NOx和碳烟排放明显降低;但HC和CO排放随着混合燃料中乙醇比例的增大,发动机转速为1500 r／min时,HC排放和CO排放均降低,发动机转速为2300 r／min时,HC排放和CO排放均有所升高。     

掺混比例和喷油压力对柴油/正丁醇低温燃烧的影响

将正丁醇、正庚烷分别与柴油以20∶80和40∶60体积比掺混,在100、130,MPa两个喷油压力下进行柴油机直喷燃烧试验,研究喷油压力和掺混比例对柴油/正丁醇低温燃烧特性和碳烟排放的影响,结果表明:提高喷油压力能够改善柴油/正丁醇掺混燃料高比例EGR燃烧相位滞后问题,在更大EGR率范围实现高效燃烧.随喷油压力提高,十六烷值和含氧对降低碳烟的作用增强,沸点等其他特性作用变小.提高掺混比例,正丁醇对燃烧的影响更明显,燃烧放热始点明显推迟、燃烧反应速度加快,在一定的EGR率范围内热效率提高.掺混比例从20%提高到40%,各燃料特性对碳烟排放的降低作用都显著增大,沸点等其他特性作用成为降低碳烟排放的重要因素,十六烷值的作用更加显著.