燃燒室結構與噴油策略對天然氣-柴油反應活性控制壓燃發動機的影響研究

陳偉澤，張尊華，龍焱祥，邵超凡，李格升

（武漢理工大學能源與動力工程學院，武漢430063）

0 概述

近年來，為應對化石燃料緊缺、環境污染日益嚴重的問題，研究人員致力于研究發動機代用燃料與新型燃燒模式，通過優化發動機缸內燃燒特性，提升發動機燃油經濟性與降低排放。研究發現，液化天然氣（liquefied natural gas，LNG）作為一種清潔低碳能源，燃燒過程中顆粒物（particulate matter，PM）排放量少，抗爆震性能良好，能夠提升發動機缸內燃燒的穩定性。同時，天然氣資源豐富，可作為發動機燃燒的理想替代燃料［1］。

在清潔燃燒方式方面，為降低發動機熱損失和NOx排放量，提高工作效率，研究人員提出低溫燃燒模式［2-3］。低溫燃燒可分為均質充量壓燃（homogeneous charge compression ignition，HCCI）、預混合充量壓燃（premixed charge compression ignition，PCCI）、反應活性控制壓燃（reactivity controlled compression ignition，RCCI）［4］。在RCCI燃燒模式下低活性燃料（如LNG）與高活性燃料（如柴油）混合形成反應活性梯度，燃燒由高反應活性區域向低反應活性區域傳播，實現由反應活性梯度控制的分層燃燒，有效降低了壓力升高率［5］。經研究，與汽油—柴油RCCI 發動機相比，天然氣—柴油RCCI 發動機中的NOx和PM 排放量較低，并且發動機工作范圍較廣，同時能夠解決單一燃料HCCI 和PCCI 發動機燃燒控制難、負荷適應性差的問題，可通過LNG 比例有效調控發動機工作特性［6-8］。因此，以LNG 和柴油為燃料的RCCI發動機成為一種提高發動機運行效率，實現高效清潔燃燒的可行性方案［9］。

RCCI 發動機是由反應活性分層控制燃燒進程，缸內高活性燃料與低活性燃料的分布特征直接影響RCCI 發動機的燃燒性能。……