“石脑油发动机”高负荷压燃运行的研究——一种从油井到车轮低二氧化碳排放的燃烧策略

对一种使用低辛烷值汽油（或称为“石脑油”）运行的燃烧系统在高负荷时的效率和排放潜力进行了计算和试验研究。石脑油发动机在低负荷时采用火花点燃，中负荷时采用均质压燃，高负荷时采用压燃方式运行，重点讨论高负荷时的压燃运行。试验在1台压缩比为16、采用共轨喷射系统的单缸柴油机上进行。考查了3种燃料：轻质石脑油（研究法辛烷值（RON）≤59，十六烷值（CN）≤34），重质石脑油（RON≤66，CN≤31）、添加十六烷改进剂的重质石脑油（CN≤40）。在上止点单次喷射燃料（类似柴油机燃烧），随负荷的增长会产生很大的燃烧噪声。与计算流体动力学预测的一致，噪声限制了最大功率。单次预喷后，受噪声限制的最大功率略为增加。在与传统轻型柴油机功率水平差不多的峰值负荷下运行，要求采用一种“分段燃烧”方法，即采用间隔很大的预喷和主喷。试验结果表明，发动机在低速、中高负荷下具有很好的性能和效率。由于加入十六烷改进剂后石脑油的着火性仍不佳，发动机分段燃烧高速运行时的转速被限制在2700r／min以下的范围内。中低负荷下的大量预混燃烧使氮氧化物和颗粒排放降低，分段燃烧在高负荷下出现了很高的排放（类似柴油机）。因此，为了高效率运行，虽然这种方法能达到不错的峰值负荷水平，但是，转速和排放限制了这种方法的应用，需要进一步的研究。