采用柴油引燃丙烷的雙燃料重型柴油機低溫燃燒特性研究

采用柴油引燃丙烷的雙燃料重型柴油機低溫燃燒特性研究

基于現代重型柴油機的性能、排放及缸內燃燒數據對柴油引燃丙烷的雙燃料低溫燃燒（LTC）特性進行試驗分析。試驗用發動機為12.9L 6缸直噴重型柴油機，且具有電子柴油噴射泵、可變幾何渦輪增壓器及冷卻的廢氣再循環（EGR）系統。試驗研究了柴油噴射正時、替代能源丙烷百分比（丙烷代替柴油的量）（PES）、進氣增壓壓力以及冷卻的EGR對雙燃料低溫燃燒過程的影響。試驗分為兩組，平均有效制動壓力恒定為0.5MPa，發動機轉速恒定為1500r/min，分別將氣態丙烷（主燃料）噴入渦輪增壓器的上部,并將柴油（引導燃料）直接噴射在氣缸內。第一組試驗，柴油噴射正時（SOI）在10°～50°上止點范圍內變化，而丙烷的百分比、進氣增壓壓力和EGR率分別為84%、0.188MPa和10.6%。該組試驗用于確定丙烷百分比最大時，柴油噴射正時對燃燒過程的影響。當柴油噴射正時早于30°上止點時，燃料的轉化效率降低，HC和CO的排放量增加。第二組試驗，當柴油噴射正時保持在50°上止點不變，丙烷百分比從65%變化到93%的過程中，改變進氣增壓壓力和EGR率，以減小高丙烷百分比時平均有效壓力的高變異率。在丙烷百分比為84%且柴油噴射正時早于45°上止點時，平均有效壓力為0.5MPa，可實現雙燃料的低溫燃燒，其中NOx的排放量接近于零（＜0.02g/kW·h），且顆粒物的排放量也很低（＜0.1FSN）。在柴油噴射正時為50°上止點時，由于延遲燃燒相位50°，因此增加丙烷百分比（超過84%）能夠提高平均有效制動壓力的變異系數。增大進氣增壓壓力，降低EGR率能夠提高缸內的氣體溫度，減小平均有效壓力的變異系數，可以使用更高含量的丙烷（93%），且NOx和顆粒的排放量仍然較低。

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

編譯：趙喚