不同海拔下甲醇替代率对DMDF发动机性能的影响

摘要：

为了探究甲醇进气道喷射的柴油甲醇二元燃料(Diesel Methanol Dual Fuel,DMDF)发动机在不同海拔条件下的燃烧和排放特性,该研究通过自行设计的内燃机高原大气状态模拟系统,试验研究了DMDF发动机A、B、C工况(A:1200 r/min,50％负荷;B:1800 r/min,50％负荷;C:2200 r/min,50％负荷)在10、700和2400 m海拔高度下的燃烧和排放特性随甲醇替代率的变化规律.通过标定试验,得出3个工况在各海拔高度下甲醇替代率的最大值.结果表明:相比纯柴油(D100),各海拔下的甲醇替代率达到最大值时,A、B、C工况下缸内最大压力增加了5.74％～26.14％,预混燃烧峰峰值增加了116.98％～234.83％,峰值对应的曲轴转角后移了1.5～5.0°CA,压力升高率最大值增加了49.99％～211.97％,压力升高率上升段曲线逐渐由双峰变为单峰,缸内最高温度升高了3.99％～8.53％,海拔越高趋势越明显.与D100相比,不同海拔高度下最大甲醇替代率时,A、B、C工况下的滞燃期延长了1.00～2.50°CA,燃烧持续期缩短了9.80～15.30°CA,燃烧重心前移了2.10～7.90°CA.D100时热效率随海拔高度的升高而降低,但甲醇替代率增加至最大值时,各工况在不同海拔条件下的热效率比D100时提高了0.64％～1.82％.不同海拔高度下,3个工况的峰值压力和平均有效压力的循环变动系数均随甲醇替代率的增加而增加,但在高转速、高甲醇替代率时(>30％),同一甲醇替代率下平均有效压力的循环变动系数随海拔高度的增加出现下降趋势,峰值压力和平均有效压力的循环变动系数的数值均在0.6％～3.5％之间.当甲醇替代率达到最大值时,对比D100,各海拔高度下soot排放降低了26.94％～74.05％,NOX排放降低了4.23％～37.97％.高原环境下,合适的甲醇替代率可优化DMDF发动机的缸内燃烧过程并提升热效率,同时较大幅度降低soot和NOX排放.各海拔高度下,发动机可采用较大的甲醇替代率(≤50％)以改善缸内燃烧过程,提高动力性,并实现高海拔条件下发动机的高效清洁燃烧.

关键词：柴油机;燃烧;排放;甲醇;海拔

所属期刊栏目：37

分类号：TK421(内燃机)

资助基金：江苏省高校优势学科建设工程资助项目;江苏重点研发计划项目

在线出版日期：2021-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：54-63