【作者】

Kazuteru Toshinaga

【摘要】

双燃料发动机采用天然气与柴油燃料，在低排放应用上很有吸引力，有助于同时降低NOx和CO2排放。然而，为进一步减少温室气体排放，在包含部分负荷等实际运行条件下提高热效率、降低未燃甲烷十分重要。在采用天然气、柴油机作为燃料的中速四冲程双燃料机中，预混微喷引燃是作为常规的气体运行模式所选择的燃烧策略。天然气通过进气道供应，在气缸内形成稀薄预混合气，在缸内被少量的直喷柴油点燃。然而，在这套系统中，受到火焰传播速度的限值，热效率提高受到制约。稀燃导致燃烧速度降低、等容度下降。同时，稀燃温度低导致未燃甲烷排放恶化。另一方面，预混合压燃（PCCI）是被公认的能够实现高热效率、低排放的燃烧模式。在PCCI燃烧模式下，在缸内形成的稀薄预混合气在高温高压条件下发生自点火，且为缸内多点着火，因此，燃烧持续期短，等容度提高。另外，稀薄预混燃烧导致燃烧温度低，缸内空燃比浓区少，能够降低NOx与碳烟排放。本文研究的双燃料机，在部分负荷条件下采用两阶段柴油早喷实现双燃料-预混合压燃（DF-PCCI）燃烧模式。采用某中速四冲程单缸机作为试验对象，缸径260mm。为了更好的理解DF-PCCI燃烧模式，该机的过量空气系数、喷油正时、喷油量和喷射压力等均可变。此外，为了将这种先进的燃烧策略能够实际应用到双燃料机中，研究了DF-PCCI燃烧模式的可用运行范围。结果表明，在E3模式下，与传统的微喷引燃模式相比，采用较早的两阶段柴油机预喷DF-PCCI燃烧模式，热效率提高2%、未燃碳氢下降49.4%。同时，还得到了DF-PCCI燃烧模式的可行运行范围。综上所述，采用DF-PCCI燃烧能够实现高热效率、低排放，为今后的双燃料发动机的发展奠定了基础。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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