双燃料发动机燃烧系统匹配实验研究

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天然气的储量足,价格低,用它作为柴油的替代品既能保证发动机的正常工作,又能实现较低的soot与CO2排放,因而在日常生活与工业生产中被广泛应用。为测试不同燃烧系统对双燃料发动机性能的影响,本文采用实验方法将一台传统的单缸自然吸气柴油机改装为进气道喷射天然气的双燃料发动机,采用柴油引燃天然气的模式进行工作,在25%、50%、75%、100%负荷下研究了燃烧系统对该发动机燃烧及排放的影响规律,根据前期的研究结果,选用了深ω形燃烧室与两种双层分流燃烧室和两种不同类型喷油器进行对比,双层分流燃烧室是通过在燃烧室内设置一道环形碰撞台,将燃烧室分为上下两个空间,改善了燃油的分布。实验结果表明燃烧系统对双燃料发动机性能影响明显,在双燃料发动机双燃料模式中高负荷,深ω形燃烧室具有较快的燃烧速度,且排放性能优于两种双层分流燃烧室,双层分流II形燃烧室燃烧滞后且后燃严重,燃烧及排放性能最低;在低负荷下,双燃料发动机双燃料模式双层分流燃烧室燃烧速度相对较快,排放性能有所提升,双层分流结构优势明显;深ω形燃烧室与双层分流I形燃烧室纯柴油模式相比soot排放大大降低,而双层分流II形燃烧室由于双燃料模式下燃烧不稳定,soot排放在特定负荷下高于纯柴油模式,进一步表明双层分流II形燃烧室在双燃料模式下排放性能较差。此外三种燃烧室在燃油喷射压力降低时,双燃料模式下发动机燃烧减慢,排放性能降低。最后,在深ω形燃烧室与双层分流I形燃烧室喷油器匹配对比实验中发现,双燃料模式深ω形燃烧室配备8孔喷油器进一步提升了发动机的燃烧与排放性能;纯柴油模式下双层分流I形燃烧室配备7孔喷油器具有更好的燃烧与排放性能,所以双燃料发动机采用何种燃烧系统需要根据具体在应用中以何种燃料为主进行确定。
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