柴油-乙醇双燃料模式下的柴油机试验



柴油-乙醇双燃料模式下的柴油机试验

研究了单缸直喷柴油机在100%电控校准双燃料模式下的端口乙醇喷射系统。进行发动机标定并获得每种负荷工况下最佳燃油消耗率和最大制动扭矩，逐渐使用乙醇代替柴油。

采用双燃料喷射概念柴油-乙醇利用率的试验数据。利用一个电控系统来控制燃油量、柴油喷射时间，以直接控制燃烧室内的能量，作为IMEP（指示平均有效压力）参数的参考。以柴油燃料模式下工作为基线值。

测试燃烧室流动结构，所有试验选择强涡流。在不同的燃料组合下对柴油机运行进行试验，采用柴油燃料和柴油-乙醇双燃料。在3种不同的压缩比（14∶1、16∶1和17∶1）以及由IMEP控制的0.5～1.1MPa不同负荷下，测试两种类型的喷射器。

比较不同工况下的燃料替代率，压缩比16∶1时替代率最高，但是与17∶1压缩比相比仍有不足。

使用柴油-乙醇双燃料时，低速流动喷射器（35g/s）比高速流动喷射器（45g/s）的指示效率更高。低速流动喷射器燃烧室几何结构、涡流强度、喷射器孔数量和柴油喷雾几何相结合的影响能够使其获得更好的燃烧效率。此外，在柴油-乙醇工况下，较低的替代率可能支持该工况下发动机更高的效率。

可以观察到，使用高速流动喷射器时的替换率更高。16∶1的压缩比由于较小的爆震倾向，平均替代率阈值更高；然而，17∶1的压缩比时平均效率更高。

测试的重点是优化发动机控制参数以获得更高的乙醇替代柴油的替代率。没试结果表明，负荷大于0.5MPa、IMEP为51%，使用高速流动喷射器在喷射压力为80MPa时替代率最大。可以认为，如果所需的其它变化限制效率大于100%柴油时的基线工况时，通过发动机校准可以改变此值。

未来的工作包括：改变进气压力的以及模拟涡轮增压器控制或节气门的使用。因此，新发动机控制参数为各个操作工况下的空燃比，这会使得燃烧过程更加优化。

刊名：Fuel（英）

刊期：2014年第134期

作者：Roberto Freitas Britto Jr et al

编译：王欣欣