采用柴油引燃丙烷的双燃料重型柴油机低温燃烧特性研究
2017-12-08赵唤
采用柴油引燃丙烷的双燃料重型柴油机低温燃烧特性研究
基于现代重型柴油机的性能、排放及缸内燃烧数据对柴油引燃丙烷的双燃料低温燃烧(LTC)特性进行试验分析。试验用发动机为12.9L 6缸直喷重型柴油机,且具有电子柴油喷射泵、可变几何涡轮增压器及冷却的废气再循环(EGR)系统。试验研究了柴油喷射正时、替代能源丙烷百分比(丙烷代替柴油的量)(PES)、进气增压压力以及冷却的EGR对双燃料低温燃烧过程的影响。试验分为两组,平均有效制动压力恒定为0.5MPa,发动机转速恒定为1500r/min,分别将气态丙烷(主燃料)喷入涡轮增压器的上部,并将柴油(引导燃料)直接喷射在气缸内。第一组试验,柴油喷射正时(SOI)在10°~50°上止点范围内变化,而丙烷的百分比、进气增压压力和EGR率分别为84%、0.188MPa和10.6%。该组试验用于确定丙烷百分比最大时,柴油喷射正时对燃烧过程的影响。当柴油喷射正时早于30°上止点时,燃料的转化效率降低,HC和CO的排放量增加。第二组试验,当柴油喷射正时保持在50°上止点不变,丙烷百分比从65%变化到93%的过程中,改变进气增压压力和EGR率,以减小高丙烷百分比时平均有效压力的高变异率。在丙烷百分比为84%且柴油喷射正时早于45°上止点时,平均有效压力为0.5MPa,可实现双燃料的低温燃烧,其中NOx的排放量接近于零(<0.02g/kW·h),且颗粒物的排放量也很低(<0.1FSN)。在柴油喷射正时为50°上止点时,由于延迟燃烧相位50°,因此增加丙烷百分比(超过84%)能够提高平均有效制动压力的变异系数。增大进气增压压力,降低EGR率能够提高缸内的气体温度,减小平均有效压力的变异系数,可以使用更高含量的丙烷(93%),且NOx和颗粒的排放量仍然较低。
刊名:Journal of Engineering for Gas Turbines and Power(英)
刊期:2014年第136期
作者:Andrew C.Polk et al
编译:赵唤