轉速對甲醇HCCI燃燒特性的影響試驗研究

新熊源汽車(chē)轉速對甲醇HcC燃燒特性的影響試驗研究薛樂(lè )(長(cháng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院,西安710064)【摘要】在一臺雙缸4沖程柴油機上實(shí)現了甲醇均質(zhì)壓燃的試驗分析了發(fā)動(dòng)機轉速對甲醇均質(zhì)壓燃燃燒特性的影響。試驗結果表明過(guò)量空氣系數和進(jìn)氣溫度一定的情況下,隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機轉速在一定范圍內的升高,缸內壓力、壓力升高率和放熱率均有所升高,且存在一個(gè)最佳的轉速,使得壓力、壓力升高率和放熱率處在較好的水平。Abstract) An experiment of HCCi combustion characteristics fueled with methanol is done ona double-cylinder, four strokes diesel engine. The influence of engine speed on combustion characteristic of HCCI combustion is analyzed. Results indicate when excessive air coefficient and intake tem-perature are constant, cylinder pressure, pressure increase rate and heat release rate are raised withthe increase of engine speed within limits, and there is an optimal engine speed which can make thecylinder pressure, pressure increase rate and heat release rate at an optimal level【關(guān)鍵詞】均質(zhì)壓燃甲醇燃燒特性柴油機doi:10.3969/ J Issn.10074554.2012.04.060引言1試驗儀器和設備在能源危機和排放法規日益嚴峻的今天,節試驗中所使用的發(fā)動(dòng)機為CT2100Q,雙缸自能減排的巨大壓力使得內燃機研究人員不斷尋找然吸氣4沖程柴油機,具體參數如表1所示。新的燃燒方式,而醇類(lèi)燃料的均質(zhì)壓燃就是一種很有希望的新型燃燒方式。均質(zhì)壓燃是一種均表1發(fā)動(dòng)機具體參數質(zhì)混合氣通過(guò)壓縮方式實(shí)現著(zhù)火的燃燒方式,它項目參數燃燒室形狀可以使碳煙和NO3的排放降到很低的水平。缸內缸徑x活寒行程/mm100×10的混合氣幾乎同時(shí)開(kāi)始著(zhù)火,沒(méi)有明顯的火焰傳排量/mL1650縮比播燃燒持續期較短,放熱較為集中,很大程度上額定功率/相應轉速2kW/2600(m/min)提高了熱效率2)。影響均質(zhì)壓燃的因素有很多,最大扭矩/相應轉速l10N·m2000(r/min)例如:進(jìn)氣溫度、過(guò)量空氣系數、配氣相位、發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟角/°CA17 BTDC進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉角/°CA43 ABDC轉速和壓縮比等。這里主要討論發(fā)動(dòng)機轉速對其排氣門(mén)開(kāi)府角/°CA47 BBDC燃燒性能的影響排氣門(mén)關(guān)閉角/°CA17 ABDC中國煤化工收稿日期:2012-02-06CNMHG·24上海汽車(chē)2012.04源汽車(chē)為了能在此發(fā)動(dòng)機上很好地實(shí)現均質(zhì)壓燃模20式,將發(fā)動(dòng)機的兩個(gè)氣缸其中一個(gè)用作HCCI試驗l100r=1300r/min氣缸,另外一個(gè)則供給普通柴油,兩者的進(jìn)氣系200r/ minr=10c15統、供油系統和排氣系統分別是獨立的,在需要時(shí)切換到HCCⅠ模式下運行,從而有效地實(shí)現了甲醇0.5鬼在 HCCI模式的運行。試驗中使用的主要儀器如n=900 r/m表2所示20-1001020304050表2試驗中使用的主要儀器曲軸轉角/CA項目?jì)x器名稱(chēng)型號生產(chǎn)廠(chǎng)家圖1轉速對缸壓和壓力升高率的影響1「燃燒分析僅本小野公司2電渦流測功機FST2c(CW25)奧地利AⅥL公司壓電式壓力傳感器6052AA=2.02501T=160°c電荷放大器5019BKistler1100在試驗中,壓電式壓力傳感器安裝在HCCI試nm900 r/min驗氣缸上,燃燒分析儀記錄每個(gè)工況下60個(gè)循環(huán)的缸內壓力數據,從而求得壓力的平均值,這樣通過(guò)放熱規律即可求出壓力升高率、累積放熱率等參數值。曲軸轉角/CA圖2轉速對放熱率的影響2試驗結果分析90%時(shí)所對應的曲軸轉角記為CA10、CA502.1轉速對缸壓和壓力升高率的影響CA90,用它們分別表示著(zhù)火時(shí)刻燃燒中點(diǎn)和燃燒在試驗中,過(guò)量空氣系數和近期溫度確定不結束的時(shí)刻,所以CA10和CA90之間所對應的曲變。圖1和圖2分別顯示了轉速對缸壓壓力升軸轉角則表示燃燒持續期。高率以及放熱率的影響情況。在圖1中,明顯可如圖3和圖4所示,分別為轉速對著(zhù)火時(shí)刻和以看出,隨著(zhù)轉速升高,缸壓和壓力升高率的峰值燃燒持續期的影響曲線(xiàn)。圖3中,隨著(zhù)轉速的升高,都有明顯的增加,但轉速從1000/min上升到著(zhù)火時(shí)刻明顯推遲這是因為廢氣對混合氣的稀釋1300r/min時(shí),缸壓卻出現了稍有下降的趨勢。作用明顯要強于對其加熱作用,從而使得著(zhù)火有所原因是隨著(zhù)轉速的進(jìn)一步升高,發(fā)動(dòng)機每循環(huán)所推遲,同時(shí)可以看出在轉速為100r/min時(shí)的燃用的時(shí)間減少,排氣行程所用時(shí)間變短,從而缸內燒速度最快,混合氣燃燒相對比較集中,熱效率較的殘余廢氣率相對增加,殘余廢氣對下一循環(huán)的高。轉速再增加,只會(huì )使得燃燒整個(gè)推后。如圖4混合氣有著(zhù)加熱和稀釋的雙重作用,轉速越高時(shí),所示,燃燒持續期隨著(zhù)轉速的上升而減小,但可以稀釋作用會(huì )變得更加明顯,并且此時(shí)發(fā)動(dòng)機的熱看出,轉速進(jìn)一步升高燃燒持續期基本保持不變負荷增加4,因此最高的壓力壓力升高率稍有甚至燃燒持續期出現微弱增加的趨勢,這是因為下降,而且相對應的峰值出現時(shí)刻也有所滯后。此時(shí)轉速已不是影響燃燒的主要因素,混合氣在2.2轉速對燃燒情況的影響1100r/min的轉速下燃燒最好,提高轉速不能對般將燃料的累積放熱率為10%、50%和燃燒持續期造成明顯的影響。中國煤化工CNMHG上海汽車(chē)2012.04新能源汽車(chē)HH- CA10T=160°c3結語(yǔ)(1)混合氣濃度和進(jìn)氣溫度一定的情況下,存在一個(gè)最適宜的溫度,使得發(fā)動(dòng)機的燃燒最優(yōu)(2)在較低轉速范圍內,轉速對燃燒持續期影響較大,而在轉速較大時(shí),對其影響不明顯。9001000110012001300轉速(rmin)(3)總體來(lái)說(shuō),在較低轉速范圍內,轉速對燃燒的影響較為明顯,而在稍高的轉速時(shí),轉速對燃圖3轉速對著(zhù)火時(shí)刻的影響燒的影響作用不是很明顯。26參考文獻22[1]魏志鵬,謝輝,何邦全等.甲醇/乙醇/汽油HCCI燃燒和排放特性對比[J]內燃機學(xué)報,2007,25(3):223228[2]蘇萬(wàn)華,趙華,王建昕等.均質(zhì)壓燃低溫燃燒發(fā)動(dòng)機理論與技術(shù)[M].北京科學(xué)出版社,2010[3]張波,堯命發(fā),鄭尊清等運行T況對基礎燃料均質(zhì)壓1200130燃燃燒過(guò)程影響的試驗研究[J].內燃機學(xué)報,2006,24(4):308轉速rmin314.[4]陳韜何邦全謝輝等.HCCI甲醇發(fā)動(dòng)機的燃燒與排放圖4轉速對燃燒持續期的影響特性[J]燃燒科學(xué)與技術(shù),2007,13(2):177-182.(上接第23頁(yè))理由如下:視野略有降低(相比雙臂雨刮),但面,不僅要考慮外觀(guān)形式、成本,還需要有一定的可以滿(mǎn)足法規要求;目前帶增角器的雨刮結構在國創(chuàng )新和特色,這樣才能保證產(chǎn)品的競爭性。不同內轎車(chē)上已經(jīng)開(kāi)始少量應用,如比亞迪和豐田一些的外觀(guān)形式就意味著(zhù)會(huì )有不同的零部件的形狀、越野車(chē)型上;成本有較大優(yōu)勢,估計成本會(huì )較傳統雙顏色、涂層、成形和溝緣,并將影響基本的車(chē)輛結刮臂前風(fēng)窗雨刮降低一半左右;安裝工時(shí)估計降低構。而其成本與其它目標往往會(huì )互相矛盾,設計一半左右;該結構屬于技術(shù)進(jìn)步型的成本優(yōu)化不是時(shí)要綜合考慮。產(chǎn)品的創(chuàng )新與特色,方向主要是單純的降低技術(shù)要求等簡(jiǎn)單降本手段。在減少噪聲、簡(jiǎn)化結構、提高性能、增加壽命和降綜上所述,帶刮角增大器的雨刮結構在轎車(chē)低成本方面。特別是經(jīng)濟型轎車(chē)上由于成本優(yōu)勢具有廣闊的應用空間。參考文獻4結語(yǔ)[1]谷正氣,轎車(chē)車(chē)身M].北京:人民交通出版社,2002[2]溫吾凡.汽車(chē)人體工程學(xué)[M].吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出雨刮的設計是一個(gè)系統工程,涉及到方方面版社,199中國煤化工CNMHG26·上海汽車(chē)2012.04