壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用二甲醚的復(fù)合燃燒研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)面臨能源短缺和環(huán)境污染雙重壓力。本文在一臺(tái)改造的2-135柴油機(jī)上，以煤基清潔燃料二甲醚為主，研究一種新型的燃燒方式——壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合燃燒，即由氣道-氣缸同時(shí)噴射燃料，形成均質(zhì)混合氣和噴霧的復(fù)合燃燒，以利用兩種燃燒的優(yōu)點(diǎn)。 （1）試驗(yàn)研究了二甲醚缸內(nèi)直噴和LPG進(jìn)氣道噴射復(fù)合燃燒特性和排放特性。結(jié)果表明，缸內(nèi)燃燒過程呈現(xiàn)預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒兩階段特點(diǎn)。隨供油提前角和DME熱量比例的增大，缸內(nèi)直噴燃料燃燒始點(diǎn)均提前。平均有效

2、壓力為0.22MPa,供油提前角為20°CA BTDC時(shí)，改變DME熱量比例，平均指示壓力變動(dòng)系數(shù)COVimep幾乎保持不變。供油提前角為24°CA BTDC時(shí)，COVimep則隨著DME熱量比例的增大逐漸減少。當(dāng)平均有效壓力為0.11MPa，在小DME 熱量比例時(shí)，HC排放量隨供油提前角增加而減少的尤為明顯。 （2）試驗(yàn)研究了LPG缸內(nèi)直噴和二甲醚進(jìn)氣道噴射復(fù)合燃燒特性和排放特性。結(jié)果表明，燃燒過程包括2～4個(gè)燃燒階段。當(dāng)DM

3、E 熱量比例小于27％，放熱率曲線有兩個(gè)峰值，它們分別對(duì)應(yīng)進(jìn)氣道噴射DME的HCCI燃燒冷焰反應(yīng)、DME熱焰和LPG燃燒的合并燃燒。當(dāng)DME熱量比例大于27％時(shí)，放熱率曲線有四個(gè)峰值，由于DME濃度的增加，冷焰反應(yīng)之后在壓縮沖程過程中DME 發(fā)生熱焰反應(yīng)，以及缸內(nèi)直噴LPG在DME 燃燒的熱氛中進(jìn)行預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒。平均有效壓力(BMEP)為0.22MPa時(shí)，當(dāng)DME 熱量比例低于45％，COVimep隨DME熱量比例的升高而急劇減小

4、。供油提前角則對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)變動(dòng)影響較小。BMEP為0.11MPa時(shí)，供油提前角取24 °CA BTDC，Nox的排放隨DME 熱量比例的增加呈現(xiàn)急劇增加的趨勢(shì)。而供油提前角為14 °CA BTDC時(shí)，Nox的排放量不超過5ppm，且受DME 熱量比例的影響小。無論發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和供油提前角大小，HC排放量都隨DME 熱量比例的升高，先急劇減少而后保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。若二甲醚熱量比例大于一定數(shù)值，其HC 排放量均比采用火焰引燃方式時(shí)的低

5、。供油提前角為24 °CA BTDC時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大，CO排放量則較低。隨DME熱量比例升高，CO排放量呈線性減小。但CO 排放量均比采用火焰引燃方式時(shí)高。 （3）試驗(yàn)研究了均質(zhì)DME引燃直噴乙醇的復(fù)合燃燒特性和排放特性。結(jié)果表明，隨預(yù)混合率rp的增加，放熱率呈現(xiàn)不同的階段特性，燃燒過程包括2～4個(gè)燃燒階段。隨著rp的增加，DME的熱焰反應(yīng)、乙醇的預(yù)混合燃燒相位不斷提前，而DME冷焰反應(yīng)的相位幾乎不變。Nox隨rp的變化趨勢(shì)與負(fù)

6、荷有關(guān)。在BMEP≤0.33MPa時(shí)，減小rp 可以降低Nox，而BMEP=0.41MPa時(shí)，情況正好相反。 （4）進(jìn)行了二甲醚氣道－氣缸噴射復(fù)合燃燒爆震研究。用傅立葉變換和小波變換研究復(fù)合燃燒爆震特征。對(duì)正常燃燒工況、爆震工況缸內(nèi)壓力的功率譜密度特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明復(fù)合燃燒主要爆震頻率帶為5.5～10kHz。負(fù)荷和預(yù)混合燃料性質(zhì)對(duì)復(fù)合燃燒爆震頻率帶影響不大。對(duì)正常燃燒工況、爆震工況缸內(nèi)壓力進(jìn)行離散小波分析，結(jié)果表明，該方法分析