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

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