第6期（总第233期） 2017年12月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 6 (Serial No 233)
Dec 2017
柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究
陈桢皓"，李铁2，王斌，GAOTongyang”ZHENGMing
(1上海交通大学海洋工程国家重点实验宝，上海200240；
2上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240；
3 JUniversity of Windsor ,Canada)
摘要：柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引然的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机，对其燃烧、性能及排放特性进行研究，固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值，在进气压力为015MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组，通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结采表明，引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行，指示热效率可达34%以上，通过适当调节柴油喷射时刻，可以有效控制未燃碳氢（UHC)、NO，与CO排放，同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧，燃烧有两阶段放热特征，改变引燃柴油喷射时刻，可以有效控制燃烧相位
关键词：柴油机；乙醇；燃烧;排放；微引燃 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2017 06 002
中图分类号：TK4289
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)06-0007-06
压燃式发动机具有高效率、大扭矩等特点：以案油为主要燃料的压燃式发动机广泛应用于船舶、汽车、军事和发电等领域。传统压燃式柴油机以扩散燃烧为主，具有效率高、扭矩大等特点，是各类运输、工程机械的主要动力来源。发动机大量燃烧化石燃料向大气中释放二氧化碳等温室气体，导致温室效应加重；同时，柴油作为不可再生资源，储量不断减少，价格将会上升，未来可能失去作为燃料的经济性。因此，柴油机代用燃料的开发及应用得到很大发展。
基于生物材料制备的乙醇,是具有碳中性的可再生能源，来源广泛。但是，乙醇活性低、汽化潜热大，难以压缩看火。因此，常米用之醇-柴油双燃料方式应用于压燃式发动机中。用乙醇替代部分柴油作为燃料，能够有效降低NO：与炭烟排放。V， Gnanamoorthi等将乙醇与柴油混合后，直喷入缸内进行燃烧，其燃烧模式仍然接近柴油的扩散燃烧模式，由于乙醇与柴油混合燃料的稳定性较差，使得其难以储存[2-3]。R.F.Britto和姚春德等[4-5]采用了以进气道喷射乙醇、缸内直喷柴油的方式实现双燃料工作模式，这种工作模式使用预混合的乙醇来
收稿日期：2017-03-28；修回日期：2017-05-24
基金项目：科技部国际合作（中加政府间)项目（2014DFG61320）
部分替代直喷柴油，解决广混合燃料稳定性题，伯柴油替代率不高，柴油仍为主要燃料，不能有效解决未来柴油供应短缺、价格大幅上涨带来的燃料经济性问题。H.Ogawa等提出了一种新的压燃式发动机燃烧模式，即通过进气道喷射低活性燃料方式在缸内形成均质的可燃混合气，采用直喷方式喷入微量活性较高的燃油来引燃之前导人的低活性预混合气体。不同于以往的双燃料工作模式，这种燃烧模式主要以预混合燃烧方式进行，能量主要来自于乙醇燃烧。喷射微量柴油作为引火源可以提供高于传统火花塞放电数千倍的点火能量，实现高效清洁的稀薄燃烧，使得以可再生生物质燃料为主燃料、微喷柴油点火的燃烧模式成为未来动力源的可能选项之一。
本研究采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴
油的供油方式，通过导人高活性柴油号燃制内均质的乙醇-空气预混合可燃气体。本研究中所采用的柴油喷射量，是试验发动机能实现压燃着火的最小柴油量。通过调整发动机的乙醇喷射量、引燃柴油的喷射时刻等方式，对柴油微引燃乙醇发动机的各特性进行研究。
作者简介：陈赖皓（1992—），男，硕士，主要研究方向为案油微引燃乙醇发动机的相关特性;exhjaceoun@sjtueduen。通讯作者：李铁（1974一），男，教授，博士生导师，主要研究方向为先进内燃机燃烧、代用燃料技术等litie@sjtueduen。