新能源汽車轉速對甲醇HCCI燃燒特性的影響試驗研究薛樂(長安大學汽車學院,西安 710064)[摘要]在一臺雙缸4沖程柴油機上實現(xiàn)了甲醇均質壓燃的試驗，分析了發(fā)動機轉速對甲醇均質壓燃燃燒特性的影響。試驗結果表明:過量空氣系數(shù)和進氣溫度- -定的情況下 ,隨著發(fā)動機轉速在一定 范圍內的升高，缸內壓力、壓力升高率和放熱率均有所升高,且存在-個最佳的轉速,使得壓力、壓力升高率和放熱率處在較好的水平。[ Abstract] An experiment of HCCI combustion characteristics fueled with methanol is done ona double-cylinder, four strokes diesel engine. The influence of engine speed on combustion character-istic of HCCI combustion is analyzed. Results indicate: when excessive air coefficient and intake tem-perature are constant, cylinder pressure, pressure increase rate and heat release rate are raised withthe increase of engine speed within limits, and there is an optimal engine speed which can make thecylinder pressure, pressure increase rate and heat release rate at an optimal level.[關鍵詞]均質壓燃 甲醇燃燒特性柴油機doi:10. 3969/j. issn. 1007 -4554. 2012. 04. 060引言1試驗儀器和設備在能源危機和排放法規(guī)8益嚴峻的今天,節(jié)試驗中所使用的發(fā)動機為CT2100Q,雙缸自能減排的巨大壓力使得內燃機研究人員不斷尋找然吸氣4沖程柴油機,具體參數(shù)如表1所示。新的燃燒方式,而醇類燃料的均質壓燃就是一-種.表1發(fā)動機具體參數(shù)很有希望的新型燃燒方式"。均質壓燃是- -種均項目參數(shù)質混合氣通過壓縮方式實現(xiàn)著火的燃燒方式,它燃燒室形狀可以使碳煙和NOx的排放降到很低的水平。缸內缸徑x活塞行程/mm100x 105的混合氣幾乎同時開始著火,沒有明顯的火焰?zhèn)髋帕?mL1 650壓縮比17: I播,燃燒持續(xù)期較短,放熱較為集中,很大程度上額定功率/相應轉速_25kW/2 600 (r/min)提高了熱效率[2]。影響均質壓燃的因素有很多,最大扭矩/相應轉速110N.m/2 000 (x/ min)進氣門開啟角/°CA17 BTDC例如:進氣溫度、過量空氣系數(shù)、配氣相位、發(fā)動機進氣門關閉角/CA43 ABDC轉速和壓縮比等。這里主要討論發(fā)動機轉速對其排氣門開啟角/9CA47 BBDC燃燒性能的影響。.排氣門關閉角/°CA17 ABDC收稿日期: 2012 -02 -06●24.上海汽車2012. 04.新能源汽車為了能在此發(fā)動機上很好地實現(xiàn)均質壓燃模2.0fr=1100/mins =l 300r/min式將發(fā)動機的兩個氣缸其中-個用作HCCI試驗氣缸,另外-一個則供給普通柴油,兩者的進氣系」n-900r/minT-160^c1.5。5統(tǒng)、供油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)分別是獨立的,在需要時切換到HCCI模式下運行,從而有效地實現(xiàn)了甲醇.r=1 3007/mo.5在HCCI模式的運行。試驗中使用的主要儀器如,k向100/mj\1m-900 /min0.0出表2所示。-20-1001020304050表2試驗中使用的主要儀器曲軸轉角/°CA項目儀器名稱型號生產(chǎn)廠家81 轉速對缸壓和壓力升高率的影響一1燃燒分析儀CB566日本小野公司2電渦流測功機FST2C(CW25)|奧地利 AVL公司]3003壓電式壓力傳感器6052AKistler250| T =160°C電荷放大器5019B千20同100 /min/nr1 300 r/min在試驗中,壓電式壓力傳感器安裝在HCCI試n=900 r/min100驗氣缸上,燃燒分析儀記錄每個工況下60個循環(huán)50一的缸內壓力數(shù)據(jù)，從而求得壓力的平均值,這樣通過放熱規(guī)律即可求出壓力升高率、累積放熱率等-20-100102030405060參數(shù)值。圖2轉速對放熱率的影響2試驗結果分析90%時所對應的曲軸轉角記為CA10、CA50、2.1轉速對缸壓和壓力升高 率的影響CA90,用它們分別表示著火時刻、燃燒中點和燃燒在試驗中,過量空氣系數(shù)和近期溫度確定不結束的時刻,所以CA10和CA90之間所對應的曲變。圖1和圖2分別顯示了轉速對缸壓、壓力升軸轉角則表示燃燒持續(xù)期。高率以及放熱率的影響情況。在圖1中,明顯可如圖3和圖4所示,分別為轉速對著火時刻和以看出,隨著轉速升高,缸壓和壓力升高率的峰值燃燒持續(xù)期的影響曲線。圖3中,隨著轉速的升高,都有明顯的增加,但轉速從1 000 r/min 上升到著火時刻明顯推遲,這是因為廢氣對混合氣的稀釋1300r/min時,缸壓卻出現(xiàn)了稍有下降的趨勢。作用明顯要強于對其加熱作用,從而使得著火有所原因是隨著轉速的進--步升高,發(fā)動機每循環(huán)所推遲,同時可以看出,在轉速為1100r/min時的燃用的時間減少,排氣行程所用時間變短,從而缸內燒速度最快,混合氣燃燒相對比較集中,熱效率較的殘余廢氣率相對增加,殘余廢氣對下一循環(huán)的高。轉速再增加,只會使得燃燒整個推后。如圖4混合氣有著加熱和稀釋的雙重作用，轉速越高時，所示,燃燒持續(xù)期隨著轉速的上升而減小，但可以稀釋作用會變得更加明顯,并且此時發(fā)動機的熱.看出,轉速進--步升高,燃燒持續(xù)期基本保持不變負荷增加13.4 ,因此最高的壓力、壓力升高率稍有甚至燃燒持續(xù)期出現(xiàn)微弱增加的趨勢,這是因為下降,而且相對應的峰值出現(xiàn)時刻也有所滯后。此時轉速已不是影響燃燒的主要因素,混合氣在2.2轉速對燃燒情況的影響1100r/min的轉速下燃燒最好,提高轉速不能對-般將燃料的累積放熱率為10%、50%和燃燒持續(xù)期造成明顯的影響。上海汽車2012. 04●25●.新修源汽車.0T+CA10 )14T =160°C▲CA50/3結語.5+12(1)混合氣濃度和進氣溫度-定的情況下,存在一個最適宜的溫度,使得發(fā)動機的燃燒最優(yōu)。+1(2)在較低轉速范圍內,轉速對燃燒持續(xù)期影.0|響較大,而在轉速較大時,對其影響不明顯。900 1000 1100 1200 1 300轉速(r/min)(3)總體來說,在較低轉速范圍內，轉速對燃燒的影響較為明顯,而在稍高的轉速時，轉速對燃圖3轉速對著 火時刻的影響燒的影響作用不是很明顯。參考文獻241T=160°CE2[1] 魏志鵬,謝輝,何邦全等.甲醇/乙醇/汽油HCCI燃繞和排放特性對比[J].內燃機學報,2007 ,25(3) 223-228.16-[2] 蘇萬華,趙華,王建昕等.均質壓燃低溫燃燒發(fā)動機理1論與技術[ M].北京:科學出版社,2010.12[3] 張波,堯命發(fā),鄭尊清等運行T況對基礎燃料均質壓9001000110012001300燃燃燒過程影響的試驗研究[J].內燃機學報, 2006,24 (4):308-314.[4]陳韜,何邦全,謝輝 等HCCI甲醇發(fā)動機的燃燒與排放圖4轉速對燃燒持續(xù)期的影響特性[J].燃燒科學與技術,2007 ,13(2) 17-182.(上接第23頁)理由如下:視野略有降低(相比雙臂雨刮),但面,不僅要考慮外觀形式、成本,還需要有一定的可以滿足法規(guī)要求;目前帶增角器的雨刮結構在國創(chuàng)新和特色,這樣才能保證產(chǎn)品的競爭性。不同內轎車上已經(jīng)開始少量應用，如比亞迪和豐田一些的外觀形式就意味著會有不同的零部件的形狀、越野車型上;成本有較大優(yōu)勢,估計成本會較傳統(tǒng)雙顏色、涂層、成形和溝緣,并將影響基本的車輛結刮臂前風窗雨刮降低- -半 左右;安裝工時估計降低構。而其成本與其它目標往往會互相矛盾,設計一半左右;該結構屬于技術進步型的成本優(yōu)化,不是時要綜合考慮。產(chǎn)品的創(chuàng)新與特色,方向主要是單純的降低技術要求等簡單降本手段。在減少噪聲、簡化結構、提高性能、增加壽命和降綜上所述，帶刮角增大器的雨刮結構在轎車低成本方面。特別是經(jīng)濟型轎車上由于成本優(yōu)勢具有廣闊的應用空間。4結語[1] 谷正氣.轎車車身[M].北京:人民交通出版社,2002.[2] 溫吾凡汽車人體工程學[M].吉林:吉林科學技術出雨刮的設計是一個系統(tǒng)工程,涉及到方方面版社,1991.●26.上海汽車2012.04.