两次喷射参数及EGR对汽油压燃(GCI)燃烧及排放的影响

在一台由6缸重型柴油机改造而成的单缸试验发动机上进行了汽油压燃(GCI)的试验研究,在较高负荷下研究了两次喷射间隔、EGR率、喷射压力对GCI燃烧和排放的影响.结果表明:较小的两次喷射间隔虽然碳烟排放相对较高,但更有利于缩短第2次喷射的滞燃期、降低第2段预混放热速率和控制压力升高率;提高第1次喷射比例虽然会导致THC、CO升高,但可以获得更低的NO_x和碳烟排放,同时对最大压力升高率降低作用更加显著.因此,控制适当小的两次喷射间隔和适当大的第1次喷射比例可以在有效降低最大压力升高率的前提下获得良好的综合排放效果.增大EGR率可以有效降低NO_x排放,但对碳烟排放、指示热效率及最大压力升高率控制不利,所以要根据排放控制需要合理选择.适当提高喷射压力可以大幅降低碳烟排放,CO和THC排放也有所改善,有利于汽油压燃清洁燃烧的实现.

不同辛烷值燃料浓度分层燃烧和排放特性

在一台改造的单缸柴油机上,采用气道喷射结合缸内直喷构建不同程度的混合气浓度分层,分别燃用低辛烷值PRF30和高辛烷值PRF70两种基础燃料,调节预混合率Rp,即气道喷油量占循环总油量比例为0、30%,、50%,、70%,和100%,,在EGR率为0和45%,、直喷时刻为-4°、-8°、-12°和-16°,CA下开展台架试验.结果表明:减小Rp或推迟缸内直喷时刻,高辛烷值PRF70燃料着火时刻推迟,预混放热峰值均高于扩散燃烧放热峰值;低辛烷值PRF30燃料在高预混率下,着火时刻受缸内直喷时刻的影响较小,Rp降至50%,后,扩散燃烧占主导,其放热峰值高于预混放热峰值;减小Rp能够显著降低最大压力升高率,但造成NOx排放升高;引入EGR可降低由浓度分层导致的较高NOx排放,同时增加指示热效率;避开中等预混合率(Rp=50%,)可实现更低的THC和CO排放.

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。

喷油策略对汽油压燃颗粒物排放特性的影响

在一台单缸柴油机上研究了喷油参数(预主喷间隔角、预喷比例、主喷时刻和喷油压力等)对汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)颗粒物排放特性的影响。研究结果表明:喷油策略对缸内油气混合及进一步对燃烧过程的影响是其影响颗粒物排放特性的主要因素。在设定的研究工况下,随预主喷间隔角增大,积聚态颗粒数量浓度下降,但核态颗粒数量浓度基本不变,颗粒物中的核态和超细颗粒比例明显升高;增大预喷比例,核态颗粒和积聚态颗粒数量浓度均大幅降低,颗粒物中的核态和超细颗粒比例变化较小;主喷时刻提前,颗粒物数量浓度下降,平均粒径减小,数量浓度峰值向小粒径方向偏移;提高喷油压力可有效降低积聚态颗粒数量浓度,缩小缸内生成颗粒物的粒径范围,但对核态颗粒的数量浓度影响较小。

早喷和气道喷射对汽油压燃燃烧和排放特性影响的研究

在一台经改造的单缸试验发动机上开展了早喷和气道喷射对汽油压燃低负荷工况燃烧和排放特性影响的试验研究。采用的两种喷射策略分别为早喷结合主喷及气道喷射(PFI)结合主喷。研究的喷射参数包括早喷时刻、早喷比例和气道喷射比例。结果表明:早喷和气道喷射的燃油主要影响后期的燃烧放热过程,燃烧始点和燃烧过程前期的快速放热部分主要受主喷控制。早喷和PFI油量喷射比例增大时,着火推迟,燃烧相位推后,NOx排放降低,后期燃烧速度提高,燃烧持续期缩短,燃烧终点提前。早喷造成的湿壁会降低燃烧效率,增加未燃碳氢化合物和CO的排放。