第25卷(200)第3期內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)Transactions of CSICEvol.25(2007)No.3文章編號(hào):1000-0909(2007)03-0223-0625036甲醇/乙醇/汽油HCCI燃燒和排放特性對(duì)比魏志鵬,謝輝,何邦全,趙華(天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津30002)摘要:在Rado單缸四沖程汽油機(jī)上采用內(nèi)部廢氣再循環(huán)策略實(shí)現(xiàn)了汽油、乙醇和甲醇的HcCI燃燒,并對(duì)比了這3種燃料HCC的燃燒和排放特性。結(jié)果表明在HCCI燃燒模式下醇類(lèi)燃料與汽油相比有更多的燃料參與了低溫反應(yīng),有利于化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行因此醇類(lèi)燃料提前著火時(shí)刻縮短燃燒持續(xù)期降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度;在相同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空燃比條件下醇類(lèi)燃料可以極大地降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NO,排放特別是甲醇的NO,排放最低可達(dá)2x10°;并且醇類(lèi)燃料更有利于稀燃適用于中高速的發(fā)動(dòng)機(jī)工況。關(guān)鍵詞:HCCl;汽油;乙醇;甲醇;燃燒;排放中圖分類(lèi)號(hào):TK4189文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AComparison of Combustion and Emission Characteristics of HCCICombustion Fueled with Methanol. Ethanol and GasolineWEI Zhi-peng, XIE Hui, HE Bang-quan, ZHAO HuaState Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072, China)Abstract: With intemal exhaust gas recirculation strategy, the HCCI combustion was achieved in a Ricar-do four-stroke single cylinder gasoline engine fuelled with gasoline, ethanol and methanol respectivelyand the combustion and emission characteristics of these fuels were compared. Study results showed thatcompared with gasoline, more alcohol fuel took part in low temperature reactions, and chemical kineticaction was greatly improved. Therefore, alcohols can largely advance the ignition timing, reduce combuscan largely reduce NO, emissions, especially in the case of methanol where No, emission was only 2 x10. Alcohols are good at lean combustion, and it suitable for high-speed operation conditioKeywords: HCCI; Gasoline; Ethanol; Methanol; Combustion; Emissio引言SI燃燒相比有較高的熱效率和低的NO,排放,因此HCCI在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。在汽均質(zhì)混合氣壓燃著火(HCCI)燃燒是一種新型的油機(jī)中HCCI燃燒主要受爆震、失火和部分燃燒的限燃燒方式,它不同于傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火(S)和壓燃(CI)制2),而且和傳統(tǒng)的S燃燒相比可運(yùn)行范圍比燃燒而是有S均質(zhì)混合氣特點(diǎn),又有CI壓縮著火的較小。特點(diǎn)。在HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中,可燃混合氣是在進(jìn)氣過(guò)程醇類(lèi)燃料(主要是甲醇、乙醇)被認(rèn)為是最有希望中形成的,而且被認(rèn)為是均勻分布的;當(dāng)活塞到達(dá)上止的替代燃料,而且研究表明醇類(lèi)燃料有降低發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)附近時(shí),這些混合氣由于高溫而在整個(gè)燃燒室內(nèi)自NO,和HC排放的性能,主要是由于醇類(lèi)燃料有著和燃著火。這種燃燒方式由于燃燒持續(xù)期短大部分的汽油、柴油等不同的反應(yīng)方式4。為了更好地了解燃燒發(fā)生在上止點(diǎn)附近提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率;燃燒醇類(lèi)燃料在汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中對(duì)燃燒和排放性能的溫度低,從而也降低了No排放。HCCI燃燒和傳統(tǒng)影響立時(shí)用7酸的缺和排放的特點(diǎn)進(jìn)行了詳中國(guó)煤化工收稿日期:2006-07-21;修回日期:2006-12-1l。CNMHG基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃資助項(xiàng)目(2001cB209200)。作者簡(jiǎn)介;魏志鵬,碩士研究生,E-mil;weia1234@eou224內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)第25卷第3期細(xì)地分析,并通過(guò)對(duì)汽油燃燒和排放特性的對(duì)比,更深并且在開(kāi)始的若干循環(huán)內(nèi)采用SI模式這樣可以在氣入地了解甲醇、乙醇在HCCI汽油機(jī)上和汽油所表現(xiàn)缸內(nèi)留住一定量的高溫廢氣;然后關(guān)掉火花點(diǎn)火,使發(fā)出來(lái)的差異。動(dòng)機(jī)在HCCI模式下運(yùn)行。改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況1試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)過(guò)程采集各個(gè)工況下的數(shù)據(jù)點(diǎn)。試驗(yàn)中所用到的燃料為甲醇、乙醇和汽油,其性質(zhì)如表2所示。本試驗(yàn)所采用的是 Ricardo Hydra四沖程、單缸汽油機(jī),具體參數(shù)如表1所示。衰2燃料性質(zhì)Tab. 2 The property of the fuels表1單缸機(jī)參數(shù)燃油密度/低熱值Tab. 1 The specification of the single-cylinder engine類(lèi)型(km)(Myk)(Mg)辛烷值m(H):m(C)2.019.916單缸枳(四沖程)乙醇789.326.7880.854缸徑/mm汽油760.043.9-4440.31-0.34931.8-2.0排量/mL壓縮比每缸氣門(mén)數(shù)2試驗(yàn)結(jié)果和分析轉(zhuǎn)速/(r/min)<650021甲醇、乙醇、汽油的著火時(shí)刻的分析進(jìn)氣壓力自然吸氣著火時(shí)刻(CA10),定義為燃料燃燒10%時(shí)所對(duì)應(yīng)噴射方式進(jìn)氣道噴射的曲軸轉(zhuǎn)角。在HCCI燃燒模式下,著火時(shí)刻并不像噴射壓力/MPa傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)那樣受火花點(diǎn)火和噴油時(shí)刻的控制而是受化學(xué)動(dòng)力學(xué)的控制并且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證表明在為了實(shí)現(xiàn)HCI燃燒,在研究中采用了缸內(nèi)廢氣進(jìn)氣過(guò)程中混合氣的渦流和湍流對(duì)HCCI燃燒的影響再循環(huán)(IGR),利用高溫廢氣來(lái)加熱新鮮混合氣,從非常小。而使混合氣在壓縮上止點(diǎn)附近達(dá)到自燃溫度,實(shí)現(xiàn)甲醇、乙醇和汽油的著火時(shí)刻在不同排氣門(mén)相位HCCI燃燒。其中IFGR的計(jì)算公式為和轉(zhuǎn)速下的對(duì)比如圖1所示,這里進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟(IVo相位相對(duì)于上止點(diǎn)和排氣門(mén)關(guān)閉(EVC)相位對(duì)稱(chēng),并mIEGRne m +m且過(guò)量空氣系數(shù)中。=1。圖1a反映了排氣門(mén)相位對(duì)式中:m。是一個(gè)循環(huán)的殘余廢氣質(zhì)量;m和m1是同CA10的影響?？梢钥闯?無(wú)論采用哪種燃料,著火時(shí)一個(gè)循環(huán)的新鮮空氣質(zhì)量和進(jìn)入氣缸內(nèi)的燃油質(zhì)量。刻隨著排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻相位的提前而提前。這主要是要在排氣過(guò)程中留住大量的高溫廢氣需要一個(gè)較大由于排氣門(mén)關(guān)閉越早在排氣過(guò)程中,就會(huì)有更多的廢的進(jìn)排氣門(mén)重疊負(fù)角,即通過(guò)在排氣過(guò)程中排氣門(mén)早氣留在氣缸內(nèi),而相對(duì)于進(jìn)氣過(guò)程中,能夠進(jìn)入氣缸內(nèi)關(guān)和在進(jìn)氣過(guò)程中進(jìn)氣門(mén)晚開(kāi)的方式來(lái)留住一定量的的新鮮充量就會(huì)減少,因此進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí),氣缸內(nèi)混合高溫廢氣。為此,將 Ricardo單缸機(jī)的原凸輪軸更換氣的溫度由于高溫廢氣加熱的作用就會(huì)越高,這有利成了小升程、小包角的凸輪軸,其參數(shù)為:進(jìn)氣凸輪的于低溫化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,著火時(shí)刻就會(huì)提前;圖1b反升程和持續(xù)期分別為17mm和120°CA;排氣凸輪的映了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)著火時(shí)刻影響可以看出,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)升程和持續(xù)期分別為1.5mm和110°CA。實(shí)現(xiàn)了發(fā)速的升高和排氣門(mén)相位角的增大有相似的性質(zhì),都能動(dòng)機(jī)在HCCI模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。使著火時(shí)刻提前,因?yàn)殡S著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高換氣質(zhì)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,節(jié)氣門(mén)是全開(kāi)的這樣可以減量變差,殘余廢氣增多,而進(jìn)氣量減少,從而使著火時(shí)少泵吸損失,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)在刻提前。但是當(dāng)殘余廢氣率增大到一定程度后,由于HcCI模式下穩(wěn)定運(yùn)行,試驗(yàn)時(shí)保持油溫和水溫分別可燃空氣減少,致使廢氣溫度變得很低,在這種情況在(55±1)℃和(80±1)℃。發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)30kW的下,著推識(shí)(如圖1b中的汽油曲線(xiàn))。交流測(cè)功機(jī)相連,使發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行?？杖贾袊?guó)煤化工發(fā)動(dòng)機(jī)工況下,醇比的大小是由ETAS公司的線(xiàn)性氧傳感器來(lái)測(cè)量的,類(lèi)燃料CNMHG著火時(shí)刻這主要試驗(yàn)中通過(guò)調(diào)整噴油脈寬的方法來(lái)調(diào)節(jié)空燃比。是由于醇類(lèi)燃料有著和汽油不同的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì),并試驗(yàn)開(kāi)始時(shí),調(diào)節(jié)進(jìn)、排氣凸輪軸到合適的相位,且在低溫反應(yīng)階段放出定的熱量來(lái)提高混合氣的溫2007年5月志鵬等甲醇/乙醇/汽油HCCI燃燒和排放特性對(duì)比225·度增加化學(xué)反應(yīng)的速度物質(zhì)的濃度減少,和氧化因子結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率也相應(yīng)地下降,著火持續(xù)期也就變長(zhǎng)。圖2b反映了轉(zhuǎn)速對(duì)燃燒持續(xù)期的影響。轉(zhuǎn)速對(duì)持續(xù)期的影響可以2F -2000r/min會(huì)需認(rèn)為是殘余廢氣率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作用的雙重影響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),一方面是殘余廢氣率的升高,當(dāng)殘余廢氣系數(shù)在一定范圍內(nèi)時(shí),殘余廢氣的增加會(huì)縮短燃燒持續(xù)期;另一方面,假如燃料燃燒的速度不變,由于轉(zhuǎn)速的升高,從燃料燃燒10%到90%所對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角增加,因此燃燒持續(xù)期變長(zhǎng)。排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻/·cAIv上止點(diǎn)后80°cAEVc:上止點(diǎn)前800c「p上止點(diǎn)后礦CA=2000r/min過(guò)量空氣系數(shù)12轉(zhuǎn)速/(r/min)Ⅳvo上止點(diǎn)后80°cAEvC:上止點(diǎn)前80°cA圖1甲醇、乙醇和汽油著火始點(diǎn)的對(duì)比ig. 1 The comparison of ignition timing among methanol2.2甲醇、乙醇、汽油的著火持續(xù)期分析在HcCI燃燒模式下,定義燃燒持續(xù)期為燃料燃15002000燒10%到燃燒90%所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。從圖2中可以轉(zhuǎn)速/(r/min)看出,在給定的進(jìn)、排氣門(mén)定時(shí)下,醇類(lèi)燃料的燃燒持續(xù)期和汽油的相比比較短。這是因?yàn)槿紵掷m(xù)期和著火始刻有一定的關(guān)系,圖1中甲醇、乙醇的著火時(shí)刻都Ivo:上止點(diǎn)后80°cA是發(fā)生在上止點(diǎn)之前,而汽油的著火時(shí)刻相對(duì)滯后。EvC:上止點(diǎn)前80°活塞上行時(shí),由于燃料燃燒放熱和氣體被壓縮的雙重n=2 000 r/min作用,致使醇類(lèi)混合氣的溫度更高,所以燃燒速率加快,燃燒持續(xù)期縮短。另外從放熱率圖2c中可以看出,醇類(lèi)燃料(特別是甲醇)放熱比較集中而且比汽油的提前,因而汽油的著火持續(xù)期就會(huì)比醇類(lèi)燃料的長(zhǎng)。從圖2a中可以看出:燃燒持續(xù)期隨空燃比的增大而增加,這主要是由于空燃比增大時(shí),混合氣越稀,而且在試驗(yàn)中進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量幾乎保持不變,進(jìn)入氣M凵中國(guó)煤化工缸內(nèi)的燃料也就越少,因而釋放的熱量也就減少,缸內(nèi)CNMHG續(xù)期的對(duì)比的燃燒溫度就越低,排氣溫度也越低,因此以后循環(huán)由Fig. 2 The comparison of combustion duration am于氣缸內(nèi)溫度低,反應(yīng)速率也就變慢;另外,由于可燃methanol, ethanol and gasoline226機(jī)學(xué)報(bào)第25卷第3期23氣缸壓力、溫度歷程的分析應(yīng)中由于有更多的燃料參與反應(yīng)而在高溫燃燒時(shí),參從圖3a壓力曲線(xiàn)中可以看出,在上止點(diǎn)附近,甲與燃燒的燃料相對(duì)比較少;此外在當(dāng)量空燃比和設(shè)定醇、乙醇的缸壓要明顯高于汽油的缸壓,而且最大壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下,醇類(lèi)燃料燃燒和汽油的相比會(huì)產(chǎn)生的時(shí)刻要早于汽油的最大壓力時(shí)刻;圖3b中的缸內(nèi)溫更多的CO2和H2O蒸氣,這些物質(zhì)具有比較高的熱度曲線(xiàn)是基于理想氣體的狀態(tài)方程并且由缸壓數(shù)據(jù)計(jì)容,在同樣的放熱條件下,燃燒溫度會(huì)比較低。算得到的。24甲醇、乙醇、汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和HCCI燃燒的其計(jì)算公式為工況范圍HCCI的工況范圍比較小,這主要受到爆震部分燃燒和失火的限制;而且在汽油機(jī)HCCI燃燒模式下,Ivo:上止點(diǎn)后90°CA上止點(diǎn)采用了大量的殘余廢氣再循環(huán),這也使能夠進(jìn)入氣缸Evc:上止點(diǎn)前80°內(nèi)的新鮮充量受到了比較大的限制,從而也決定了在3.0Fn-2000r/min乙醇HCCI燃燒模式下,發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和工況范圍受到了很251甲醇大的限制。圖4中對(duì)比了燃用甲醇、乙醇和汽油時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和可運(yùn)行的HCCI工況范圍。從圖4a中可以看出對(duì)于每種燃料來(lái)說(shuō),當(dāng)空燃比轉(zhuǎn)速不變時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷隨氣門(mén)負(fù)的重疊角的增大而減小,這主要是因?yàn)榍S轉(zhuǎn)角PCA氣門(mén)負(fù)的重疊角越大,留在缸內(nèi)的殘余廢氣就越多進(jìn)氣量就越少,因此發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷也就越小。從圖4b中可以看出無(wú)論是哪種燃料,可運(yùn)行的速度范圍為80020vo:上止點(diǎn)后90°CAr/min-3500r/min,平均指示壓力不超過(guò)0.5MPa,可EvC:上止點(diǎn)前80°見(jiàn)HCI燃燒更適用于中低速小負(fù)荷的工況。通過(guò)對(duì)醇比甲醇、乙醇和汽油的工況范圍,可以看出汽油更適用嚼1200于較低轉(zhuǎn)速的工況(可以工作在800r/min),而且在此轉(zhuǎn)速下,負(fù)荷的變化范圍也是最大的(0.25MPa到0.5MPa)。采用甲醇時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)不能在800m/min的轉(zhuǎn)速n-2 000r/min下運(yùn)行,因?yàn)樵诖宿D(zhuǎn)速下進(jìn)氣比較充分而且由于甲醇的汽化潛熱比較大,進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí),缸內(nèi)混合氣溫度曲軸轉(zhuǎn)角產(chǎn)cA低,因而不能著火。甲醇的可運(yùn)行速度能夠達(dá)到3500r/min,而且它也是在這3種燃料中唯一能夠在此轉(zhuǎn)速圖3甲醇、乙醇和汽油的缸內(nèi)壓力和溫度歷程的比較下工作的燃料。汽油在速度較高時(shí)表現(xiàn)的性能比較Fg,3 The comparison of in-cylinder pressure and temper.差,在3000v/min時(shí),平均指示壓力(IMEP)的調(diào)節(jié)范ature history among methanol, ethanol and gasoline圍非常小;乙醇燃料雖然不能工作在3500r/min,但是在3000r/min時(shí),IMEP可以從0.05MPa變化到從圖3b中可以明顯看出在燃燒始點(diǎn)前,甲醇混合0.2MPa,因此醇類(lèi)燃料更適應(yīng)于較高轉(zhuǎn)速的工況。氣的溫度明顯高于汽油混合氣,乙醇混合氣的溫度也略微高于汽油,這說(shuō)明了在低溫反應(yīng)階段,有更多的甲醇、乙醇分子參與了低溫反應(yīng)并放出了一定的熱量,同時(shí)也為高溫反應(yīng)準(zhǔn)備了更多的活化因子,因此甲醇、乙醇的著火時(shí)刻比汽油的要早,燃燒持續(xù)期也相應(yīng)的比汽油的要短。更有趣的是,在圖3a中,汽油燃燒的最高壓力比甲醇、乙醇的低;而在圖3b中,汽油燃燒的最中國(guó)煤化工高溫度和甲醇、乙醇相比卻是最高的。這主要是由于CNMHG在低溫反應(yīng)階段,甲醇、乙醇混合氣的溫度比汽油的負(fù)的氣門(mén)重疊角PCA高,因此散熱損失也比較多;另外醇類(lèi)混合氣在低溫反2007年5月魏志鵬等:甲醇乙醇/汽油HCCI燃燒和排放特性對(duì)比V上止點(diǎn)后80°CAEvC:上止點(diǎn)前80°cA150020002500300035004000轉(zhuǎn)速/(r/min)過(guò)量空氣系數(shù)圖4不同燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和HCCI工況范圍的比較IVo:上止點(diǎn)后90°cAFig 4 The comparison of engine load and HCCI operationEvc:上止點(diǎn)前80°cArange among different fuelsn=2 000r/ min2.5NO和HC、CO排放的分析2.5.1NO排放HCCI燃燒最吸引人的地方之一就是NO4排放很低,和傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火燃燒相比,可以降低NO,排放90%以上,。其主要原因就是在HCCI燃燒模式下,過(guò)量空氣系數(shù)采用了大量的廢氣再循環(huán),可燃混合氣比較少,燃燒溫度低,NO,排放也就比較低。圖5展示了在不同進(jìn)排圖5甲醇、乙醇和汽油的NO,排放的對(duì)比氣門(mén)相位下甲醇、乙醇和汽油的NO排放之間的對(duì)Fig. 5 The comparison of No, emission among methanol比。從圖中可以明顯看出無(wú)論采用哪一種燃料,NOethanol and gasoline排放都非常低(不超過(guò)16×10-6)。甲醇的NO,排放是最低的,這是因?yàn)榧状既紵郎囟群推?、乙醇的相比比較低;此外,甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)和低NO,排放也Ⅳvo上止點(diǎn)后80°CAEvC:上止點(diǎn)前80°cA有很大的關(guān)系,甲醇的汽化潛熱是最高的,而且低熱值比較低致使燃燒溫度也比較低。這3個(gè)原因也就導(dǎo)n=2 000r/min致了燃用甲醇時(shí)的NO4排放是最低的。在圖5中論是釆用汽油、乙醇還是甲醇NO,排放都是隨著空燃比的增加而減少,這主要是由于當(dāng)空燃比增加時(shí)進(jìn)入氣缸內(nèi)的燃料的質(zhì)量減少,因此燃燒的溫度降低,NO排放減少。對(duì)比圖5,可以看出,在相同的排氣門(mén)相位2過(guò)量空氣系數(shù)下,隨著進(jìn)氣門(mén)相位的增加,NO,排放會(huì)有所升高,因?yàn)閺倪M(jìn)排氣門(mén)對(duì)稱(chēng)的位置略微增加進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)刻時(shí),進(jìn)氣量會(huì)增加,因而導(dǎo)致燃燒時(shí)燃燒溫度升高,50o上止點(diǎn)后在HCC燃燒模式下,C和CO的排放都比較·ac止點(diǎn)商8NO,排放增加。甲醇2.5.2HC和CO排放300高,這是由于HCCI燃燒溫度比較低,燃料不能被完全氧化。圖6反映了在不同空燃比下甲醇、乙醇和汽油的HC排放的對(duì)比和cO排放的對(duì)比。可以看出無(wú)論中國(guó)煤化工在哪個(gè)相位下,甲醇的HC排放都是最低的,主要是由CNMH于甲醇在和氧反應(yīng)的過(guò)程中有更大的活性,另一方面過(guò)量空氣系數(shù)甲醇的含氧量在這3種燃料中是最高的,因此在同樣第25卷第3期Ⅳvo上止點(diǎn)后80cA(2)汽油燃燒時(shí)的最大壓力與甲醇、乙醇燃燒EvC:上止點(diǎn)前80°cA乙時(shí)的相比是最低的,而最高燃燒溫度是最高的,這也造n=2000r/mi成了汽油的NO,排放比較高。甲醇正好和汽油的相反,甲醇燃燒時(shí)的最大壓力是最高的然而由于散熱損失、殘余廢氣量及其性質(zhì)等的作用,最高燃燒溫度卻是最低的。(3)汽油跟甲醇、乙醇相比更適用于低速范圍;甲醇更適合于較高轉(zhuǎn)速的工況,并且在試驗(yàn)中可以觀過(guò)量空氣系數(shù)察到空燃比可以達(dá)到很高而沒(méi)有失火的現(xiàn)象(4)試驗(yàn)證明在大多數(shù)工況下,醇類(lèi)燃料燃燒與汽油燃燒相比,NO排放比較低;采用甲醇燃料與乙Ⅳvo上止點(diǎn)后90CAEvC:上止點(diǎn)前80°cA乙醇醇汽油相比可以降低THC;在HCCI模式下,燃用乙醇與甲醇、汽油相比不能很好地降低CO排放。參考文獻(xiàn):[1] Zhao H, Peng Z, Williams J, 'et al Understanding theEffects of Recycled Burnt Gases on the Controlled Auto Igni-0.1tion( CAl )Combustion in Four-Stroke Gasiline Engines[C]. SAE Paper2001013607,2001過(guò)量空氣系數(shù)[2]Oakley A, Zhao H, Ladommatos N, et al. Dilution EHectson the Controlled Auto-Ignition(CAl)tion of Hydro-圖6甲醇、乙醇和汽油的HC和CO排放的對(duì)比carbon and Alcohol Fuels[ C]. SAE Paper 2001-01-3606ig. 6 The comparison of HC and CO emission among2001.methanol, ethanol and gasoline[3] Jeffrey W Hodgson, David K Rick, Margaret V Whalen. Im-proving the Cold Start Performance of Alcohol Fueled En-的空燃比條件下,甲醇在燃燒時(shí)對(duì)氧氣濃度的依賴(lài)也gines Using a Rich Combustor Device[C]. SAE Paper981359,1998是最小的,HC排放也比較低。從CO排放圖中可以看[4] Seko Toshiyuki, Kuroda Eiji. Combustion Improvement of出無(wú)論采用哪種燃料,都存在一個(gè)最佳的工況點(diǎn)(過(guò)Premixed Charge Compression Ignition Methanol Engine U-量空氣系數(shù)為1.05附近),這點(diǎn)的CO0排放是最低的,sing Flash Boiling Fuel Injection[ C]. SAE Paper 2001-01這主要是由于當(dāng)混合氣從這一點(diǎn)變濃時(shí),由于氧氣的3611,2001.濃度減少,燃料不能被完全氧化;當(dāng)混合氣從這一點(diǎn)變[5] Noguchi M, Tanaka Y, Tanaka T, et al. A Study on Gaso-稀時(shí),燃燒溫度會(huì)降低,同樣燃料由于溫度低而不能完line Engine Combustion by Observation of Intermediate Re-全氧化。甲醇、乙醇和汽油的CO排放的差別不是很active Products During Combustion[ C]. SAE Paper 790840明顯,并且在試驗(yàn)過(guò)程中,可以明顯地觀察到當(dāng)空燃比在過(guò)量空氣系數(shù)為1附近和空燃比很大的時(shí)候,CO排[6] lida N. Alternative Fuels and Homogeneous Charge Com-放的波動(dòng)非常大,可見(jiàn)如果采用甲醇、乙醇燃料來(lái)降低pression Ignition Combustion Technology [C].SAEPaper972071,1997CO排放并不是一個(gè)很好的選擇。[7 Aceves S M, Flowers D L, Westbrook C K, et al. A Multi-3結(jié)論Zone model for Prediction of hcci combustion and emis-sions[C]. SAE Paper 2000-01-0327, 2000(1)甲醇、乙醇燃料可以很好的在HCCI模式下[8]LJ,zhoH, LadommatoB N,eal. Research and Develop燃燒,著火時(shí)刻比汽油要早;而且著火持續(xù)期短、放熱ment ofControlled Auto-Ignition( CAl)Combustion in a 4率大,這主要是由于醇類(lèi)燃料和汽油不同的化學(xué)反應(yīng)中國(guó)煤化工C].SAE Paper性質(zhì)所致。CNMHG