正丁醇燃料直噴柴油機清潔燃燒技術研究

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正丁醇燃料直噴柴油機清潔燃燒技術研究

研究了用純正丁醇做燃料的直噴式柴油機的燃燒、排放和熱效率特性。在單缸4沖程直噴式柴油機上進行試驗。發動機工作條件是平均指示有效壓力為0.65MPa，轉速為1500r/min，進氣壓力為0.1MPa，噴射壓力控制在60MPa或90MPa。調整發動機的噴射正時和廢氣再循環（EGR）率以及負荷，研究它們對發動機性能的影響。試驗結果表明：①在沒有進氣加熱器等任何點火改善裝置和進氣壓力為0.1MPa時，觀察純正丁醇的穩定點火。由于失火和過大壓力上升速率的限制，采用正丁醇燃料柴油機的噴射正時范圍比常規柴油更窄。在平均指示有效壓力為0.65MPa和無廢氣再循環時，采用正丁醇燃料柴油機，其點火延遲時間大約是柴油機的3倍。②發動機平均指示有效壓力為0.65MPa，在較低廢氣再循環率下正丁醇燃燒產生很少的碳煙和NOx排放量。但是，NOx排放量會隨著發動機負荷的增加而快速增加。隨著廢氣再循環率的增加，在保持較低碳煙排放量的條件下，NOx排放可減少至0.2g/kWh。正丁醇燃料柴油機熱效率與柴油機類似。③相比柴油燃料，正丁醇燃料能顯著增加柴油機點火延遲。正丁醇燃燒通常在短時間內產生快速的熱釋放率，導致壓力上升率過高。通過延遲噴射正時和降低噴射壓力調節壓力上升率。④在NOx和碳煙排放量沒有增加的情況下，可以通過延遲噴射定時減少壓力上升率。通過噴射正時控制發動機的點火正時，但正丁醇燃料柴油機噴射正時的點火控制范圍比傳統柴油機的小。⑤延長點火延遲降低噴射壓力能夠降低壓力上升率。⑥由于正丁醇燃料柴油機壓力上升率較高，其負荷的平均指示有效壓力為0.8MPa，因此需要改進點火可控性和降低壓力上升率。這項研究表明，正丁醇燃料能夠使柴油機具有超低廢氣排放的潛力。

Tadanori Yanai et al.SAE 2014-01-1298.

編譯：朱會