天然气柴油双燃料准均质燃烧过程的研究(2)

天然气柴油双燃料准均质燃烧过程的研究

2004年4月　　　　　　　　　　张纪鹏等:天然气2

柴油双燃料准均质燃烧过程的研究 147

冷发动机上进行的.为了保证在柴油条件下的正常工作,发动机的结构参数未作变更.双燃料发动机燃料供给方式为进气总管电控喷气(天然气),缸内引燃替代柴油率为85%.缸内压力及其它相关参数的采集采用CB466燃烧分析仪采集记录.1.2　试验方法

柴油燃料最高爆发压力所对应的曲轴转角,φp,d为双

燃料最高爆发压力所对应的曲轴转角.从本图可以看出,在低速情况下双燃料的最高爆发压力大于柴油,而在高速段却又低于柴油燃料的值,也正是这一点体现了双燃料发动机的噪声低于柴油机.同时也体现出双燃料燃烧过程的经济性差于纯柴油的问题.从最高压力所对应的曲轴转角分析,双燃料最高燃烧压力所对应的曲轴转角均大于柴油最高压力所对应的曲轴转角,这一点也充分证明天然气火焰传播速度低的特征.而且从图中可以看出,在低转速情况下,双燃料最高爆发压力所对应的曲轴转角与柴油的接近,随发动机转速的增加,向增大,.,差值可达近5,经济

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　　发动机分别采用纯柴油和双燃料进行对比试验分析.发动机工况选择了具有代表性的功率特性.测试其各个工况点的最高爆发压力、最大压力升高率、以及循环变动量等.

2　试验分析

2.1　发动机功率Pe和平均指示压力pi

　　图2为纯柴油与双燃料的功率特性对比曲线,图中Peo为柴油燃料发动机的功率,Ped的功率;pio,料发动机指示压力.从图中Pe,,我们和柴油燃料的各种性能对比研究.从pi曲线看双燃料发动机在发动机的高速段(1700r/min后的速度段)低于柴油的数值,而在低速段其值高于柴油的数值.这一点说明天然气火焰传播速度低的燃烧特性,在低转速的情况下,由于燃烧时间相对较长发动机缸内的天然气在膨胀过程的前期可以充分燃烧,所以具有相对较高的平均指示压力.而到高转速情况下,由于各过程相对时间的缩短,天然气的燃烧延续到了后期膨胀过程中,因此平均指示压力下降

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图3　最高爆发压力比较

2.3　最大压力升高率及其对应的曲轴转角

图2　功率和指示压力比较

2.2　发动机最高爆发压力及其对应的曲轴转角

　　图3中po,max为柴油燃料发动机缸内最高爆发压

力,pd,max为双燃料发动机的缸内最高爆发压力;φp,o为

　　图4中λpo是以柴油为燃料的最大压力升高率,λpd是双燃料的最大压力升高率;φdo是柴油最大压力升高率所对应的曲轴转角;φdd是双燃料最大压力升高率所对应的曲轴转角.从图可以看出,在低转速情况下,双燃料的最大压力升高率大于柴油燃料,而在高转速情况下,柴油的最大压力升高率大于双燃料的压力升高率,差值最大点在最高转速点,差值可达到0.2MPa/°CA.这说明,由于天然气燃烧速度较慢,在低转速的情况下每度曲轴转角所占时间较长,又由于混合气是较均匀状态,因此有较多的燃料进行了燃烧,最大压力升高率相对较高.而在低转速时,柴油的雾化及与空气的混合均匀程度相对较差,燃烧速度相对较慢,燃料的燃烧量较少,所以其最大压力升高率相对较低.从最大压力升高率所对应的曲轴转角分析,可以看出柴油最大压力升高率对应的曲轴转角均大于双燃料时的