陈书郅,张光德,张鼎成

(武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北 武汉,430065)

降低内燃机污染物排放量以及减少对石油基燃料的依赖一直是内燃机相关领域的研究热点。天然气具有环保性好、储量丰富、使用成本低、辛烷值较高等优点,因而被广泛作为汽车代用燃料。与其他种类发动机相比较,天然气双燃料发动机的优点是使用燃料灵活、碳烟颗粒物和NOx排放有所减少、热效率较高以及燃烧噪声小,但它在中低负荷时也存在THC及CO排放高的问题[1-3]。虽然通过优化喷射正时[4-5]、喷射压力[6-7]、废气再循环(EGR)[8-9]和天然气替代率[10-11]等策略可以改善双燃料发动机的燃烧特性,但上述问题仍限制了天然气替代率的提高。中低负荷时,天然气双燃料发动机中混合气过稀,甲烷较低的层流燃烧速度和扩散率使得燃烧稳定性变差,导致THC及CO排放升高。Ogawa等[12]研究了当量比对一台由单缸柴油机改装成的天然气/柴油双燃料发动机的燃烧及排放的影响,结果表明:低负荷时,增大天然气当量比到0.5左右可以降低THC及CO排放量,提高热效率;高负荷时,增大进气压力可以延缓燃烧速率,降低NOx排放量,但会增加THC及CO排放量。Shim等[13]研究发现,通过节气门节流和进气加热来提高当量比和进气温度,不但可以改善双燃料发动机的燃烧效率及燃烧稳定性,还可以将THC和CO排放量分别降低38.3%和34.7%,但同时会使NOx排放量略微升高。Li等[14]通过试验研究了当量比对天然气发动机燃烧和排放的影响,结果表明,随着当量比的升高,CA10远离上止点,THC排放量显著减少,NOx排放量先增加后减少。……