论文部分内容阅读
柴油机因其较高的热效率和可靠性,得到了广泛的应用。但随着人类生产实践的不断发展,传统柴油机正面临着化石燃料日渐枯竭和环境污染日益严峻的双重考验,开发高效清洁的新能源,解决传统柴油机对化石燃料的依赖,同时减少NOx和颗粒物排放,已成为当务之急。二甲醚十六烷值较高,适宜采用压缩点火,传统柴油机只需改造供油系统即可使用。二甲醚属含氧燃料,可以承受较大的EGR率,同时其汽化潜热较大,可降低缸内的最高燃烧温度,这些都有利于减NOx排放。二甲醚的分子结构中不含C-C键,燃烧过程中几乎不产生颗粒物和碳烟。因此二甲醚是柴油机理想的替代燃料。但因其易气化、热值低、粘度小等特点,也对供油系统提出了全新的要求。本文在某增压中冷柴油机上,改造了供油系统,研究了喷油器开启压力、供油提前角、喷油孔孔径等参数对二甲醚发动机动力性和排放性能的影响,并测量了二甲醚发动机在ESC实验中的排放值。为了进一步降低发动机的NOx排放,开发了废气再循环(EGR)系统,并研究了EGR对二甲醚发动机性能的影响。同时测量发动机在不同工况的缸内压力变化曲线,分析了二甲醚燃料的燃烧特性。本文采用正交实验方法,制定了6套方案,供油提前角分别为8℃A和11℃A,喷油器开启压力分别为14MPa、16MPa、18MPa,喷油孔孔径分别为0.36mm、0.38mm,研究了上述参数对发动机性能的影响。综合考虑发动机的各项性能,尤其是动力性能、排放性能与可靠性,供油提前角8℃A、喷油器开启压力16MPa、0.38mm喷孔直径的方案较好。在ESC实验中,二甲醚发动机可满足国Ⅲ排放标准。为降低NOx排放满足更严格的排放法规,在上述工作的基础上设计开发了带冷却的废气再循环系统,并研究了三个EGR控制阀开度(25%、37.5%、50%)对发动机性能的影响。对比实验数据,较小的EGR率就能够使二甲醚发动机排放大幅度下降,满足国Ⅳ标准。随着EGR的引入,发动机的动力性稍有下降,下降幅度随转速的上升而降低。中小负荷时,发动机的燃油经济性对EGR不敏感,大负荷时则升高1%～3%。本文中,通过测量缸内压力变化曲线,得到发动机示功图,进而计算放热率曲线,研究分析了二甲醚燃烧的瞬时放热率、燃烧持续期等燃烧特性。二甲醚燃料燃烧过程中预混燃烧不明显,扩散燃烧在燃烧过程中所占比例很大,且扩散燃烧速度较快。