正丁醇燃料直喷柴油机清洁燃烧技术研究



正丁醇燃料直喷柴油机清洁燃烧技术研究

研究了用纯正丁醇做燃料的直喷式柴油机的燃烧、排放和热效率特性。在单缸4冲程直喷式柴油机上进行试验。发动机工作条件是平均指示有效压力为0.65MPa，转速为1500r/min，进气压力为0.1MPa，喷射压力控制在60MPa或90MPa。调整发动机的喷射正时和废气再循环（EGR）率以及负荷，研究它们对发动机性能的影响。试验结果表明：①在没有进气加热器等任何点火改善装置和进气压力为0.1MPa时，观察纯正丁醇的稳定点火。由于失火和过大压力上升速率的限制，采用正丁醇燃料柴油机的喷射正时范围比常规柴油更窄。在平均指示有效压力为0.65MPa和无废气再循环时，采用正丁醇燃料柴油机，其点火延迟时间大约是柴油机的3倍。②发动机平均指示有效压力为0.65MPa，在较低废气再循环率下正丁醇燃烧产生很少的碳烟和NOx排放量。但是，NOx排放量会随着发动机负荷的增加而快速增加。随着废气再循环率的增加，在保持较低碳烟排放量的条件下，NOx排放可减少至0.2g/kWh。正丁醇燃料柴油机热效率与柴油机类似。③相比柴油燃料，正丁醇燃料能显著增加柴油机点火延迟。正丁醇燃烧通常在短时间内产生快速的热释放率，导致压力上升率过高。通过延迟喷射正时和降低喷射压力调节压力上升率。④在NOx和碳烟排放量没有增加的情况下，可以通过延迟喷射定时减少压力上升率。通过喷射正时控制发动机的点火正时，但正丁醇燃料柴油机喷射正时的点火控制范围比传统柴油机的小。⑤延长点火延迟降低喷射压力能够降低压力上升率。⑥由于正丁醇燃料柴油机压力上升率较高，其负荷的平均指示有效压力为0.8MPa，因此需要改进点火可控性和降低压力上升率。这项研究表明，正丁醇燃料能够使柴油机具有超低废气排放的潜力。

Tadanori Yanai et al.SAE 2014-01-1298.

编译：朱会