燃烧室几何形状对生物柴油机性能的影响

燃烧室几何形状对生物柴油机性能的影响

试验通过改变燃烧室的几何形状，研究其对发动机燃烧和排放特性的影响。使用生物柴油需对直喷式柴油机的燃油喷射系统和燃烧室进行改动，直喷式发动机缸内混合气的形成主要依赖于燃烧室的形状。在本次研究中，选取了柴油机常见的3种燃烧室形状，分别为半球型燃烧室、环型燃烧室和浅盆型燃烧室，如图1所示。在设计过程中，使3种燃烧室容积相等，因此3种方式的压缩比也相同。浅盆型燃烧室的深度较小，腔体直径大，因此能够给小涡流和湍流运动更多空间；半球型燃烧室由于直径比随深度变化，除了得到部分小涡流之外，还可得到挤流运动；环形燃烧室可以得到强挤流运动。

试验使用单缸4冲程水冷Kirloskar柴油机，配有1个3孔喷油器，试验时喷油压力保持在20MPa，以确保良好的燃油雾化。试验选用了2种燃料，分别为纯柴油以及体积分数为20%水黄皮甲酯与柴油的混合生物柴油。

试验时用纯柴油起动柴油机并进行热机，之后再切换为混合生物柴油进行试验。发动机分别在0、25%、50%、75%和100%负荷下运行。为了使发动机排放测试更具有意义，不同燃烧室试验在相同的操作工况下进行，即发动机的转速、扭矩、空燃比分别保持相同。

试验结果表明，在使用混合生物柴油时，相比于半球型和浅盆型燃烧室，环型燃烧室能够增加有效热效率并降低有效燃油消耗率，同时其CO、HC和碳烟排放也相对较低。水黄皮甲酯含氧，环型燃烧室混合气形成更好，导致燃烧室温度相对更高，所以其NOx相对较高。由于环型燃烧室具有较高的燃烧室壁温和较好的气流运动，使得环型燃烧室的滞燃期明显短于半球型和浅盆型，并且缸内压力相对较高。对于所有燃烧室来说，使用混合生物柴油相比于纯柴油的预混燃烧部分减小和扩散燃烧部分增加。

网址：http://www.sciencedirect. com

作者：S.Jaichandar et al

编译：罗涛