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喷射定时对异丁醇/柴油RCCI排放特性的影响研究唐国强

发表时间：2021/6/1 来源：《论证与研究》2021年4期作者：唐国强姚乙鹏

[导读] 摘要：本文基于一台六缸重型柴油机，实现了异丁醇/柴油RCCI燃烧试验，重点分析了喷射定时对排放的影响。研究表明，随着喷射定时的提前，NOX排放总是先上升后下降，而颗粒物总质量排放规律却有所不同，在RP为0.3时，颗粒物总质量先减少后增加，而在RP为0.6时，颗粒物总质量一直减少。

                                                      唐国强姚乙鹏
                                         （西华大学四川成都 610039）
        摘要：本文基于一台六缸重型柴油机，实现了异丁醇/柴油RCCI燃烧试验，重点分析了喷射定时对排放的影响。研究表明，随着喷射定时的提前，NOX排放总是先上升后下降，而颗粒物总质量排放规律却有所不同，在RP为0.3时，颗粒物总质量先减少后增加，而在RP为0.6时，颗粒物总质量一直减少。
        关键词：喷射定时；RCCI；排放特性
        引言：
        柴油机所产生的颗粒物与NOX对环境的污染已不容忽视，高效清洁燃烧的出现可以有效的解决这一问题，RCCI通过进气道喷射低活性燃料结合缸内直喷高活性燃料，实现混合气分层燃烧，并且已经证实RCCI燃烧模式可以很好的解决颗粒物与NOX的trade-off关系，发动机热效率得到很大改善[1-3]。喷射定时决定混合气的形成，是一个关键的标定参数[4]，从而影响燃烧，最终改变排放。因此，在一台改装过的六缸重型柴油机上，通过进气道喷射异丁醇，缸内直喷柴油的方式，进行了喷射定时对RCCI排放特性的实验，分析了喷射定时对颗粒物与NOX的影响。
        1实验设备及方案
        在一台六缸、直列、增压中冷的高压共轨柴油机上完成试验。测试仪器包括Horiba MEXA-7100D型气体分析仪和Cambustion DMS 500 Mk II快速微粒频谱仪。实验方案：控制发动机转速为1500 r/min，RP为0.3和0.6，喷射定时为-8，-18，-24和-30°CA ATDC。其中，RP定义为低活性燃料占总燃料的体积比，喷射定时定义为缸内柴油的注入时间。
        2结果分析

图1 喷射定时对NOX排放的影响

图1描述了喷射定时对NOX排放的影响，从图中可以看出，NOX排放量都是随着喷射定时的提前先增加后减少，RP的改变不影响其变化规律，只是变化幅度有所不同。

图2 喷射定时对颗粒物总质量的影响

        图2描述了喷射定时对颗粒物总质量的影响，从图中可以看出，喷射定时对颗粒物总质量的影响受到RP的影响，变化规律有所差异，在RP为0.3时，颗粒物总质量随着喷射定时的提前先减少后增加。而在RP为0.6时，颗粒物总质量相对较低，并且随着喷射定时的提前，颗粒物的总质量逐渐减少。
        3结论
        喷射定时对NOX与颗粒物排放有较大影响。NOx随喷射定时的提前都表现出先增加后减少的趋势。而喷射定时对颗粒物总质量的影响稍显复杂，在低RP时，颗粒物总质量先下降后上升，而在高RP时，颗粒物总质量则一直减少。
        参考文献：
        [1]Reitz R D. Directions in internal combustion engine research[J]. Combustion and Flame, 2013, 160(1): 1-8.
        [2] Reitz R D, Duraisamy G. Review of high efficiency and clean reactivity controlled compression ignition (RCCI) combustion in internal combustion engines[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2015, 46: 12-71.
        [3] Liu H, Tang Q, Yang Z, et al. A comparative study on partially premixed combustion (PPC) and reactivity controlled compression ignition (RCCI) in an optical engine[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2019,37(4): 4759-4766.
        [4]Koch S , Kubach H , Velji A , et al. Impact of the Injection Strategy on Soot Reactivity and Particle Properties of a GDI Engine[C]// WCX SAE World Congress Experience. 2020.