柴油机掺烧醇类燃料燃烧排放特性的试验研究

针对不同醇类组分对柴油机的实用性影响进行研究。在单缸柴油机上分别燃用纯柴油、乙醇柴油和正丁醇柴油三种燃料，并进行负荷特性的燃烧排放对比试验。结果表明，与纯柴油相比，正丁醇柴油和乙醇柴油的滞燃期延长0.1°～2°曲轴转角，最大放热率峰值升高最大可达36％，最大爆发压力推迟约0.4°～4°曲轴转角；中等转速1500 r/min时，正丁醇柴油和乙醇柴油的动力性优于纯柴油；高转速2000 r/min时，正丁醇柴油、乙醇柴油与纯柴油动力相当，正丁醇柴油的当量燃油消耗率与乙醇柴油、纯柴油相比分别减少约2.5％和4％。正丁醇柴油的NOx排放大多数工况下低于纯柴油约17％～39％，且降低效果较乙醇柴油更为明显，而乙醇柴油在标定转速中高负荷工况时NOx排放高于纯柴油；醇类柴油的碳烟排放比纯柴油降低，正丁醇柴油相对于乙醇柴油抑制碳烟生成的工况点更多，在标定点工况下正丁醇柴油比纯柴油的碳烟可降低62％。可见作为柴油机的替代燃料，在大多数工况下正丁醇柴油燃烧排放性能优于乙醇柴油。该研究为柴油机燃用正丁醇的推广提供了试验依据。

实现国V排放的重型柴油机燃烧系统优化研究

为了满足今后更为苛刻的国V排放法规,本文在一台无后处理满足国Ⅳ排放的重型柴油机上进行了燃烧系统优化试验,结果表明在大多数工况点,低压级压气机有效流通面积减小的两级增压方案2TC2与柴油机的联合运行点向着压比和相似流量增大的方向移动,能明显提高进气压力和空燃比,有效改善了氮氧化物(NOx)与燃油消耗率(BSFC)以及NOx与碳烟(Soot)的权衡(trade-off)关系。通过优化设计燃烧室结构参数(缩口直径、凹坑深度),缩口下移1 mm的燃烧室SF4能增强缸内气流运动,促进了燃油与空气的混合,实现了同时改善NOx-Soot和NOx-BSFC的trade-off关系并维持缸内最大燃烧压力至合理水平。随着主喷时刻的推迟,燃烧相位推迟,Soot比排放降低,但燃油经济性变差,并且主喷时刻过多推迟会使Soot比排放升高;在高转速工况,提高喷油压力能同时改善油耗和排放,而在低转速大负荷,呈现出与高转速工况相反的变化趋势,Soot和BSFC随着喷油压力提高同时上升;采用适当的主后喷间隔能达到改善排放的效果。试验结果表明,NOx加权排放为1.311 g/(k W·h),Soot加权排放为0.011 g/(k W·h),均满足国V排放标准,且加权油耗为211.6 g/(k W·h)。所优化的燃烧系统具有在降低对后处理系统要求的情况下满足国Ⅴ排放标准的能力。