新能源汽車轉(zhuǎn)速對(duì)甲醇HCCI燃燒特性的影響試驗(yàn)研究薛樂(長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院,西安 710064)[摘要]在一臺(tái)雙缸4沖程柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)了甲醇均質(zhì)壓燃的試驗(yàn)，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)甲醇均質(zhì)壓燃燃燒特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:過量空氣系數(shù)和進(jìn)氣溫度- -定的情況下 ,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在一定 范圍內(nèi)的升高，缸內(nèi)壓力、壓力升高率和放熱率均有所升高,且存在-個(gè)最佳的轉(zhuǎn)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 character-istic 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(jī)doi:10. 3969/j. issn. 1007 -4554. 2012. 04. 060引言1試驗(yàn)儀器和設(shè)備在能源危機(jī)和排放法規(guī)8益嚴(yán)峻的今天,節(jié)試驗(yàn)中所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)為CT2100Q,雙缸自能減排的巨大壓力使得內(nèi)燃機(jī)研究人員不斷尋找然吸氣4沖程柴油機(jī),具體參數(shù)如表1所示。新的燃燒方式,而醇類燃料的均質(zhì)壓燃就是一-種.表1發(fā)動(dòng)機(jī)具體參數(shù)很有希望的新型燃燒方式"。均質(zhì)壓燃是- -種均項(xiàng)目參數(shù)質(zhì)混合氣通過壓縮方式實(shí)現(xiàn)著火的燃燒方式,它燃燒室形狀可以使碳煙和NOx的排放降到很低的水平。缸內(nèi)缸徑x活塞行程/mm100x 105的混合氣幾乎同時(shí)開始著火,沒有明顯的火焰?zhèn)髋帕?mL1 650壓縮比17: I播,燃燒持續(xù)期較短,放熱較為集中,很大程度上額定功率/相應(yīng)轉(zhuǎn)速_25kW/2 600 (r/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(yīng)轉(zhuǎn)速110N.m/2 000 (x/ min)進(jìn)氣門開啟角/°CA17 BTDC例如:進(jìn)氣溫度、過量空氣系數(shù)、配氣相位、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門關(guān)閉角/CA43 ABDC轉(zhuǎn)速和壓縮比等。這里主要討論發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)其排氣門開啟角/9CA47 BBDC燃燒性能的影響。.排氣門關(guān)閉角/°CA17 ABDC收稿日期: 2012 -02 -06●24.上海汽車2012. 04.新能源汽車為了能在此發(fā)動(dòng)機(jī)上很好地實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃模2.0fr=1100/mins =l 300r/min式將發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)氣缸其中-個(gè)用作HCCI試驗(yàn)氣缸,另外-一個(gè)則供給普通柴油,兩者的進(jìn)氣系」n-900r/minT-160^c1.5。5統(tǒng)、供油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)分別是獨(dú)立的,在需要時(shí)切換到HCCI模式下運(yùn)行,從而有效地實(shí)現(xiàn)了甲醇.r=1 3007/mo.5在HCCI模式的運(yùn)行。試驗(yàn)中使用的主要儀器如,k向100/mj\1m-900 /min0.0出表2所示。-20-1001020304050表2試驗(yàn)中使用的主要儀器曲軸轉(zhuǎn)角/°CA項(xiàng)目?jī)x器名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家81 轉(zhuǎn)速對(duì)缸壓和壓力升高率的影響一1燃燒分析儀CB566日本小野公司2電渦流測(cè)功機(jī)FST2C(CW25)|奧地利 AVL公司]3003壓電式壓力傳感器6052AKistler250| T =160°C電荷放大器5019B千20同100 /min/nr1 300 r/min在試驗(yàn)中,壓電式壓力傳感器安裝在HCCI試n=900 r/min100驗(yàn)氣缸上,燃燒分析儀記錄每個(gè)工況下60個(gè)循環(huán)50一的缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，從而求得壓力的平均值,這樣通過放熱規(guī)律即可求出壓力升高率、累積放熱率等-20-100102030405060參數(shù)值。圖2轉(zhuǎn)速對(duì)放熱率的影響2試驗(yàn)結(jié)果分析90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角記為CA10、CA50、2.1轉(zhuǎn)速對(duì)缸壓和壓力升高 率的影響CA90,用它們分別表示著火時(shí)刻、燃燒中點(diǎn)和燃燒在試驗(yàn)中,過量空氣系數(shù)和近期溫度確定不結(jié)束的時(shí)刻,所以CA10和CA90之間所對(duì)應(yīng)的曲變。圖1和圖2分別顯示了轉(zhuǎn)速對(duì)缸壓、壓力升軸轉(zhuǎn)角則表示燃燒持續(xù)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(zhuǎn)速對(duì)著火時(shí)刻和以看出,隨著轉(zhuǎn)速升高,缸壓和壓力升高率的峰值燃燒持續(xù)期的影響曲線。圖3中,隨著轉(zhuǎn)速的升高,都有明顯的增加,但轉(zhuǎn)速從1 000 r/min 上升到著火時(shí)刻明顯推遲,這是因?yàn)閺U氣對(duì)混合氣的稀釋1300r/min時(shí),缸壓卻出現(xiàn)了稍有下降的趨勢(shì)。作用明顯要強(qiáng)于對(duì)其加熱作用,從而使得著火有所原因是隨著轉(zhuǎn)速的進(jìn)--步升高,發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)所推遲,同時(shí)可以看出,在轉(zhuǎn)速為1100r/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(nèi)燒速度最快,混合氣燃燒相對(duì)比較集中,熱效率較的殘余廢氣率相對(duì)增加,殘余廢氣對(duì)下一循環(huán)的高。轉(zhuǎn)速再增加,只會(huì)使得燃燒整個(gè)推后。如圖4混合氣有著加熱和稀釋的雙重作用，轉(zhuǎn)速越高時(shí)，所示,燃燒持續(xù)期隨著轉(zhuǎn)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(jī)的熱.看出,轉(zhuǎn)速進(jìn)--步升高,燃燒持續(xù)期基本保持不變負(fù)荷增加13.4 ,因此最高的壓力、壓力升高率稍有甚至燃燒持續(xù)期出現(xiàn)微弱增加的趨勢(shì),這是因?yàn)橄陆?而且相對(duì)應(yīng)的峰值出現(xiàn)時(shí)刻也有所滯后。此時(shí)轉(zhuǎn)速已不是影響燃燒的主要因素,混合氣在2.2轉(zhuǎn)速對(duì)燃燒情況的影響1100r/min的轉(zhuǎn)速下燃燒最好,提高轉(zhuǎn)速不能對(duì)-般將燃料的累積放熱率為10%、50%和燃燒持續(xù)期造成明顯的影響。上海汽車2012. 04●25●.新修源汽車.0T+CA10 )14T =160°C▲CA50/3結(jié)語.5+12(1)混合氣濃度和進(jìn)氣溫度-定的情況下,存在一個(gè)最適宜的溫度,使得發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒最優(yōu)。+1(2)在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),轉(zhuǎn)速對(duì)燃燒持續(xù)期影.0|響較大,而在轉(zhuǎn)速較大時(shí),對(duì)其影響不明顯。900 1000 1100 1200 1 300轉(zhuǎn)速(r/min)(3)總體來說,在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)燃燒的影響較為明顯,而在稍高的轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速對(duì)燃圖3轉(zhuǎn)速對(duì)著 火時(shí)刻的影響燒的影響作用不是很明顯。參考文獻(xiàn)241T=160°CE2[1] 魏志鵬,謝輝,何邦全等.甲醇/乙醇/汽油HCCI燃繞和排放特性對(duì)比[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2007 ,25(3) 223-228.16-[2] 蘇萬華,趙華,王建昕等.均質(zhì)壓燃低溫燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)理1論與技術(shù)[ M].北京:科學(xué)出版社,2010.12[3] 張波,堯命發(fā),鄭尊清等運(yùn)行T況對(duì)基礎(chǔ)燃料均質(zhì)壓9001000110012001300燃燃燒過程影響的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào), 2006,24 (4):308-314.[4]陳韜,何邦全,謝輝 等HCCI甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒與排放圖4轉(zhuǎn)速對(duì)燃燒持續(xù)期的影響特性[J].燃燒科學(xué)與技術(shù),2007 ,13(2) 17-182.(上接第23頁)理由如下:視野略有降低(相比雙臂雨刮),但面,不僅要考慮外觀形式、成本,還需要有一定的可以滿足法規(guī)要求;目前帶增角器的雨刮結(jié)構(gòu)在國(guó)創(chuàng)新和特色,這樣才能保證產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)性。不同內(nèi)轎車上已經(jīng)開始少量應(yīng)用，如比亞迪和豐田一些的外觀形式就意味著會(huì)有不同的零部件的形狀、越野車型上;成本有較大優(yōu)勢(shì),估計(jì)成本會(huì)較傳統(tǒng)雙顏色、涂層、成形和溝緣,并將影響基本的車輛結(jié)刮臂前風(fēng)窗雨刮降低- -半 左右;安裝工時(shí)估計(jì)降低構(gòu)。而其成本與其它目標(biāo)往往會(huì)互相矛盾,設(shè)計(jì)一半左右;該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、提高性能、增加壽命和降綜上所述，帶刮角增大器的雨刮結(jié)構(gòu)在轎車低成本方面。特別是經(jīng)濟(jì)型轎車上由于成本優(yōu)勢(shì)具有廣闊的應(yīng)用空間。4結(jié)語[1] 谷正氣.轎車車身[M].北京:人民交通出版社,2002.[2] 溫吾凡汽車人體工程學(xué)[M].吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出雨刮的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及到方方面版社,1991.●26.上海汽車2012.04.