燃油品质对柴油机燃烧循环变动特性及性能的影响.pdf

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1、第3期(总第218期)车用发动机No．3(SerialNo．218)2015年6月EHICLEENGINEJun．2015燃油品质对柴油机燃烧循环变动特性及性能的影响张晓琴，蔡忠用，王增全，李玉峰，李耀宗，李云广，黄云亮，王晓滕，张冬梅，刘继林(1．中国北方发动机研究所(天津)，天津300400；2．装甲兵驻616厂军事代表室，山西大同037036)摘要：燃用3种柴油进行了柴油机性能试验，研究了不同转速和负荷下柴油对燃烧循环变动特性及柴油机性能指标的影响。研究表明：在全负荷速度特性下，随着转速的升高，最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率逐渐减小；相同转速下，负荷越小，最高燃烧压力和最大

2、压力升高率的循环变动率越大；燃油的十六烷值越小，其自燃性越差，着火滞燃期越长；初馏温度较低时，轻馏分含量较高，参加预混合燃烧的份额大，容易造成燃烧速度加快，压力升高速度快，导致最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率变大，对应燃烧过程变粗暴，由此实现的动力性能和经济性能变差。关键词：柴油机；燃油品质；循环变动；性能DOI：10．3969／]．issn．1001—2222．2015．03．009中图分类号：TK421．26文献标志码：B文章编号：100I-2222(2015)03—004i-04燃烧循环变动是指发动机以某一工况稳定运行表1试验用柴油参数时，相邻循环燃烧过程的进行情况不断变化，

3、具体表现为压力曲线、火焰传播情况及发动机功率输出均不同口。国内外对燃烧循环变动的研究多集中于汽油机l_2，但是随着排放法规的要求越来越严格，柴油机的燃烧循环变动对性能也有重要的影响]。燃油品质直接影响柴油机的燃烧过程。。柴油的自燃性能用十六烷值评价l】，十六烷值越大，自燃能力越高，着火延迟时间越短，柴油机工作的粗暴性也就越小。馏程表征柴油的蒸发性能，它是用燃油馏出(蒸发掉)某一百分比时的温度范围来表示。品质好的柴油馏程较窄，在250~350℃之间蒸发的馏分最多ll引。燃油品质不同，柴油机燃烧循环变动程度也不同。堡褂本研究在发动机台架上进燃用行不同油品的柴丑整油机性能试验，旨在研究燃油品质对

4、燃烧循环变动f特性以及性能的影响。．．1试验1．1柴油油样图13种柴油的蒸馏曲线本研究选取了3种不同品质的柴油，其特性见以上数据表明：3种柴油中，3号柴油的自燃性表1，蒸馏曲线见图l。由表l和图1可见：1号柴最差，着火延迟时间长，且初馏温度最低，250oC之油的十六烷值最大，3号的最小；1号和2号柴油的前蒸发的馏分最多，其轻馏分含量大，具有易蒸发的馏程相差不多，3号柴油的馏程最大。特性。3种柴油理化性质的差异造成发动机的燃烧收稿日期：2014—12-02；修回日期：2015-01—28作者简介：张晓琴(1986一)，女，助理研究员，硕士，主要研究方向为柴油机燃烧过程研究；xiaoqinsh

5、anxi(~126．c0m。车用发动机2015年第3期特性以及性能有所不同。趋势见图3。由图3可见，3种柴油的最高燃烧压力1．2试验台架循环变动率和最大压力升高率的循环变动率随着转研究对象为某柴油机，缸径150mm，排量速的升高逐渐减小。其中，3号柴油对应的最高燃烧38．88L，标定转速2000r／min，标定功率588kw，最压力循环变动率最大，1号柴油的最小。大扭矩转速1400r／min。试验设备主要包括SCHENCKD2600测功器、AVLTGS1760油耗仪、流量计、温度传感器以及发动机试验台架。试验台架主要由发动机进气调控系统、发动机排气模拟系统和控制检测系统三大部分组成(见图2

6、)。其中，控制检测系统通过控制喷油泵最大供油量保护发动机，当排气温度或增压器转速超限时，电控系统自动减小喷油泵齿杆位移，以减小供油量，降低发动机的负荷，从而降转速／r·rain。a最高燃烧压力的循环变动率低排气温度或增压器转速进行保护。试验转速分别选取2000，1800，1600，1500，1400和1000r／rain。当柴油机在相应工况点稳定运转后，测量扭矩、燃油消耗量、气缸压力等。80ol0oOl2ool400l60ol踟10200022(转速／r·rainb最大J卡力升高率的循环变动率图33种燃油在外特性线上燃烧循环变动的变化趋势分析原因：转速越低，缸内压缩过程的热力状态排气风机参

7、数越低；十六烷值越低，则着火越困难；20馏出图2试验台架原理结构率的轻馏分可以视为引燃燃油，这是速燃期内参加预混合燃烧燃油的主要组分，初馏分越多，预混合燃2试验结果与分析烧份额越大。3种柴油中，3号柴油的十六烷值最低，20馏出率的温度最低，因此，其着火时间延迟，2．1燃烧循环变动分析滞燃期长，滞燃期内积累的热量多，预混合燃烧份额2．1．1评价方法大，燃烧速度较快。燃烧加速度过大，容易产生较大由于压力参数比较容易测量，本研