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壓燃式發(fā)動機助燃技術對正丁醇燃燒和排放的影響

在壓燃式發(fā)動機上采用兩種助燃技術即端口燃料噴射（PFI）和直接噴射（DI），以研究純正丁醇的燃燒、排放和熱效率特性。試驗在壓縮比為18.2∶1的單缸4沖程柴油機上進行。在發(fā)動機上安裝正丁醇PFI系統(tǒng)以研究均質充量壓縮點火（HCCI）的燃燒特性。進行正丁醇和柴油DI測試的發(fā)動機轉速為1500r/min，共軌燃料噴射系統(tǒng)的噴射壓力為90MPa。單獨控制進氣增壓、發(fā)動機負荷、廢氣再循環(huán)率和DI定時以研究發(fā)動機的性能。試驗結果如下。①對PFI發(fā)動機來說，在沒有進氣加熱器和進氣壓力為0.03MPa時，觀察中等負荷發(fā)動機的穩(wěn)定燃燒。當進氣增壓壓力從0.08MPa提高到0.1MPa時，將低負荷限制擴大到怠速范圍。由于高壓力上升速率的限制，無廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機在高負荷下的平均指示有效壓力大約為0.75MPa。②兩種助燃技術下正丁醇燃燒的壓力上升率比普通柴油機更高。每轉過一個曲柄角度時，延遲噴射正時能夠將DI發(fā)動機的缸內壓力上升率降至1MPa左右，但隨著廢氣再循環(huán)率的升高，PFI和DI一樣需要非常高的廢氣再循環(huán)率。③相比柴油機排放的廢棄物，兩種助燃技術下碳煙和NOx的排放水平非常低，當使用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)時，DI發(fā)動機NOx的排放量比PFI發(fā)動機略高。使用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)時，兩種助燃技術下NOx的排放量可減少到月20×10-6。④相比普通柴油機，兩種助燃發(fā)動機的HC和CO排放水平都較高。但在相同的NOx和壓力升高率水平下，DI發(fā)動機的HC排放量比PFI發(fā)動機的低很多。⑤在無廢氣再循環(huán)系統(tǒng)下，兩種助燃發(fā)動機的指示熱效率與柴油機類似。但在相同NOx和壓力升高率水平下，廢氣再循環(huán)率為25%的DI發(fā)動機熱效率比廢氣再循環(huán)率為60%的PFI發(fā)動機高。

TadanoyiYanaietal.SAE 2015-01-0808.

編譯：朱會