第3期（总第236期） 2018年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 3 (Serial No 236 )
Jun2018
喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响
欧彪，成晓北，董世军，卢宏广，杨灿
（华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074）
件下，直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明，优化直喷喷油器的喷孔数，能影响直喷柴油的缸内分布，调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数，可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域，减少初始着火的位置，从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率，并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上，降低氮氧化物(NO)排放。随着乙醇预混比例的增大，喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大，由于直喷燃油在缸内混合较为均匀，喷孔数的影响作用逐渐减小。
关键词：柴油机；双燃料；燃油分层：喷孔数：燃烧 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 03 002
中图分类号：TK464
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)03-0008-08
基于双燃料的低温预混燃烧模式可以通过灵活调节直喷正时和高/低活性燃料的比例，控制缸内混合气的浓度分层和化学活性分层，从而获得优化的缸内燃烧规律，实现柴油机的低排放和高效率2-3]。如何在高负荷条件下建立燃烧秩序，调控燃烧过程,抑制爆燃，是该技术的主要瓶颈。目前，国内外双燃料燃烧模式实现发动机的负荷拓宽采用的技术手段通常包括降低发动机压缩比5、采用高 EGR率等。这些方法可以降低双燃料燃烧模式的压力升高率，但要以损失发动机效率为代价。研究表明7}，在缸内构建合适的混合气浓度分层、活性分层、温度分层等，通过影响不同位置燃料的滞燃期，控制它们者火的先后顺序，能够实现对这类燃烧方式的放热率控制达到限制压力升高率的效果
然而负荷拓宽时，合理组织缸内燃料分布成为一个难题。对燃料分层调控的手段通常包括改变燃的活性、调整直喷喷油策略、改变活塞凹坑形状等。乙醇的活性低于汽油，相比汽油，采用乙醇作为进气道燃料能够实现更大的活性分层梯度，这有助于降低燃烧速率，从而实现更缓和的燃烧-。双燃料PCI中米用两次喷射或者改变直喷正时能够调节缸内不同区域的化学活性，达到降低HC和CO 排放的目的[-9」。改变活塞凹坑形状会改变缸内直
收稿日期：2017-12-21；修回日期：2018-02-05
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51576083）
喷燃料的分布，从而影响燃料活性的分层，也可实现影响燃烧过程和调控排放的效果。
在双燃料燃烧模式下，进气道喷射的低活性燃料会在缸内形成较均勾的混合气，因此进气道喷射对缸内燃料分布的影响较小，燃料分层主要受缸内直喷的影响。直喷式喷油器几何参数对直喷燃料分布有较大影响，如喷孔数、喷孔直径以及喷雾锥角等[11-12]。优化直喷喷油器的喷孔数，可直接影响高活性直喷燃料的分布，是控制缸内混合气活性分层的重要手段。目前对这种手段拓展双燃料发动机大负荷潜力的研究还较少，因此，本研究基于1台自然吸气的单缸柴油机，联合KIVA仿真，拟详细研究不同直喷正时、不同预混比例条件下，直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。
1试验装置和方法
试验基于1台自然吸气、高压共轨单缸柴油机。发动机主要技术参数及台架布置见表1和图1。发动机试验工况见表2。试验对比研究了4，5，6和 8孔4种不同喷嘴的喷油器对燃烧排放的影响。喷油器喷孔参数见表3。试验中采用柴油作为直喷燃料，直喷喷射压力设置为60MPa"3了；采用乙醇作为
作者简介：欧整（1991一），男，硕士，主要研究方向为双燃料发动机负荷拓宽策略研究soubiao@husteduen
通讯作者：成晓北（1964一），男，教授，博士，主要研究方向为内燃机喷雾与燃烧过程理论及数值计算；xbeheng@husteduen，