新熊源汽車轉(zhuǎn)速對甲醇HcC燃燒特性的影響試驗研究薛樂(長安大學汽車學院,西安710064)【摘要】在一臺雙缸4沖程柴油機上實現(xiàn)了甲醇均質(zhì)壓燃的試驗分析了發(fā)動機轉(zhuǎn)速對甲醇均質(zhì)壓燃燃燒特性的影響。試驗結(jié)果表明過量空氣系數(shù)和進氣溫度一定的情況下,隨著發(fā)動機轉(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,且存在一個最佳的轉(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 characteristic 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doi:10.3969/ J Issn.10074554.2012.04.060引言1試驗儀器和設(shè)備在能源危機和排放法規(guī)日益嚴峻的今天,節(jié)試驗中所使用的發(fā)動機為CT2100Q,雙缸自能減排的巨大壓力使得內(nèi)燃機研究人員不斷尋找然吸氣4沖程柴油機,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)壓燃就是一種很有希望的新型燃燒方式。均質(zhì)壓燃是一種均表1發(fā)動機具體參數(shù)質(zhì)混合氣通過壓縮方式實現(xiàn)著火的燃燒方式,它項目參數(shù)燃燒室形狀可以使碳煙和NO3的排放降到很低的水平。缸內(nèi)缸徑x活寒行程/mm100×10的混合氣幾乎同時開始著火,沒有明顯的火焰?zhèn)髋帕?mL1650縮比播燃燒持續(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2kW/2600(m/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l10N·m2000(r/min)例如:進氣溫度、過量空氣系數(shù)、配氣相位、發(fā)動機進氣門開啟角/°CA17 BTDC進氣門關(guān)閉角/°CA43 ABDC轉(zhuǎn)速和壓縮比等。這里主要討論發(fā)動機轉(zhuǎn)速對其排氣門開府角/°CA47 BBDC燃燒性能的影響排氣門關(guān)閉角/°CA17 ABDC中國煤化工收稿日期:2012-02-06CNMHG·24上海汽車2012.04源汽車為了能在此發(fā)動機上很好地實現(xiàn)均質(zhì)壓燃模20式,將發(fā)動機的兩個氣缸其中一個用作HCCI試驗l100r=1300r/min氣缸,另外一個則供給普通柴油,兩者的進氣系200r/ minr=10c15統(tǒng)、供油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)分別是獨立的,在需要時切換到HCCⅠ模式下運行,從而有效地實現(xiàn)了甲醇0.5鬼在 HCCI模式的運行。試驗中使用的主要儀器如n=900 r/m表2所示20-1001020304050表2試驗中使用的主要儀器曲軸轉(zhuǎn)角/CA項目儀器名稱型號生產(chǎn)廠家圖1轉(zhuǎn)速對缸壓和壓力升高率的影響1「燃燒分析僅本小野公司2電渦流測功機FST2c(CW25)奧地利AⅥL公司壓電式壓力傳感器6052AA=2.02501T=160°c電荷放大器5019BKistler1100在試驗中,壓電式壓力傳感器安裝在HCCI試nm900 r/min驗氣缸上,燃燒分析儀記錄每個工況下60個循環(huán)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、累積放熱率等參數(shù)值。曲軸轉(zhuǎn)角/CA圖2轉(zhuǎn)速對放熱率的影響2試驗結(jié)果分析90%時所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角記為CA10、CA502.1轉(zhuǎn)速對缸壓和壓力升高率的影響CA90,用它們分別表示著火時刻燃燒中點和燃燒在試驗中,過量空氣系數(shù)和近期溫度確定不結(jié)束的時刻,所以CA10和CA90之間所對應(yīng)的曲變。圖1和圖2分別顯示了轉(zhuǎn)速對缸壓壓力升軸轉(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)速對著火時刻和以看出,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1000/min上升到著火時刻明顯推遲這是因為廢氣對混合氣的稀釋1300r/min時,缸壓卻出現(xiàn)了稍有下降的趨勢。作用明顯要強于對其加熱作用,從而使得著火有所原因是隨著轉(zhuǎn)速的進一步升高,發(fā)動機每循環(huán)所推遲,同時可以看出在轉(zhuǎn)速為100r/min時的燃用的時間減少,排氣行程所用時間變短,從而缸內(nèi)燒速度最快,混合氣燃燒相對比較集中,熱效率較的殘余廢氣率相對增加,殘余廢氣對下一循環(huán)的高。轉(zhuǎn)速再增加,只會使得燃燒整個推后。如圖4混合氣有著加熱和稀釋的雙重作用,轉(zhuǎn)速越高時,所示,燃燒持續(xù)期隨著轉(zhuǎn)速的上升而減小,但可以稀釋作用會變得更加明顯,并且此時發(fā)動機的熱看出,轉(zhuǎn)速進一步升高燃燒持續(xù)期基本保持不變負荷增加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,這是因為下降,而且相對應(yīng)的峰值出現(xiàn)時刻也有所滯后。此時轉(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。中國煤化工CNMHG上海汽車2012.04新能源汽車HH- CA10T=160°c3結(jié)語(1)混合氣濃度和進氣溫度一定的情況下,存在一個最適宜的溫度,使得發(fā)動機的燃燒最優(yōu)(2)在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),轉(zhuǎn)速對燃燒持續(xù)期影響較大,而在轉(zhuǎn)速較大時,對其影響不明顯。9001000110012001300轉(zhuǎn)速(rmin)(3)總體來說,在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),轉(zhuǎn)速對燃燒的影響較為明顯,而在稍高的轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)速對燃圖3轉(zhuǎn)速對著火時刻的影響燒的影響作用不是很明顯。26參考文獻22[1]魏志鵬,謝輝,何邦全等.甲醇/乙醇/汽油HCCI燃燒和排放特性對比[J]內(nèi)燃機學報,2007,25(3):223228[2]蘇萬華,趙華,王建昕等.均質(zhì)壓燃低溫燃燒發(fā)動機理論與技術(shù)[M].北京科學出版社,2010[3]張波,堯命發(fā),鄭尊清等運行T況對基礎(chǔ)燃料均質(zhì)壓1200130燃燃燒過程影響的試驗研究[J].內(nèi)燃機學報,2006,24(4):308轉(zhuǎn)速rmin314.[4]陳韜何邦全謝輝等.HCCI甲醇發(fā)動機的燃燒與排放圖4轉(zhuǎn)速對燃燒持續(xù)期的影響特性[J]燃燒科學與技術(shù),2007,13(2):177-182.(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)在國創(chuàng)新和特色,這樣才能保證產(chǎn)品的競爭性。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有不同的零部件的形狀、越野車型上;成本有較大優(yōu)勢,估計成本會較傳統(tǒng)雙顏色、涂層、成形和溝緣,并將影響基本的車輛結(jié)刮臂前風窗雨刮降低一半左右;安裝工時估計降低構(gòu)。而其成本與其它目標往往會互相矛盾,設(shè)計一半左右;該結(jié)構(gòu)屬于技術(shù)進步型的成本優(yōu)化不是時要綜合考慮。產(chǎn)品的創(chuàng)新與特色,方向主要是單純的降低技術(shù)要求等簡單降本手段。在減少噪聲、簡化結(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)濟型轎車上由于成本優(yōu)勢具有廣闊的應(yīng)用空間。參考文獻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[M].吉林:吉林科學技術(shù)出雨刮的設(shè)計是一個系統(tǒng)工程,涉及到方方面版社,199中國煤化工CNMHG26·上海汽車2012.04