高替代率下CNG/柴油双燃料发动机燃烧特性研究

赵 岑，王 华，刘 晓，汤 东

1 引言

随着温室气体二氧化碳排放的增加和全球化石燃料资源的短缺，为了保护全球环境和满足能源需求，实现人类的可持续发展，内燃机替代燃料的研究受到了广泛关注。天然气是一种很有前途的替代燃料，是化石能源中的清洁能源，与其他可再生能源相比，其稳定性、可靠性、经济性都具有一定的优势，天然气将在能源体系转型过程中扮演重要角色。CNG/柴油双燃料发动机是以少量柴油引燃天然气-空气混合气，实现双燃料模式运行。它具有热效率较高、功率损失小、对原柴油机改动少及使用灵活方便等特点，因此得到了广泛的应用[1]。

近年来，国内外学者对替代率影响天然气/柴油双燃料发动机经济性、燃烧及排放性能，展开了广泛研究。文献[2]通过实验研究了不同替代率下发动机的燃烧过程。研究发现，随着替代率的增加发动机会发生爆震，如果能够有效地控制进气混合气的温度以及供给的天然气量，发动机的爆震将不会发生。在保持发动机的转速和扭矩不变的情况下，不断增加天然气的替代率会使得等价的这部分天然气增加放热率，它会加速燃烧过程。文献[3]通过实验和仿真手段研究了预混双燃料发动机在不同替代率下的燃烧和排放特性。结果表明，天然气（CH4）的替代率大于75%的时候会使发动机处于爆震边界。文献[4]以六缸柴油机为载体，对双燃料发动机的排放指标进行分析，发现与纯柴油模式下发动机排放性能相比，双燃料模式下的HC、CO排放较高，NOX排放减少30%，THC排放随着引燃柴油量的增加而减少。……