不同喷油提前角下双燃料发动机的燃烧特性和稳定特性

随着当代汽车工业的发展，化石燃料已经过度消耗且给环境带来了重大的污染。为了缓解日益严峻的环境问题，降低石油等原始燃料的消耗，天然气便成为一种备受关注的内燃机替代燃料。目前，天然气在汽车工业的应用主要有两种：火花塞点燃和双燃料引燃，其中点燃式天然气发动机已经得到了广泛的应用。

双燃料发动机是基于柴油发动机技术发展起来的，其燃料采用压燃方式。柴油易于压燃，作为点火源，压燃着火后的引燃燃料是天然气，这种双燃料发动机可以进一步减少排放[1]。双燃料发动机可以由柴油发动机改装而成，改装过程中仅需增加一套天然气进气系统，所以双燃料发动机既保持了柴油原有的压缩比和较高的热效率，而且由于天然气的应用又使得PM和Nq排放减少。天然气的高辛烷值(NOR)为130，采用它可以降低爆震的发生。

目前，针对天然气、柴油双燃料发动机，国内外均开展了相关的研究，包括运用试验及数值模拟的方法对燃烧过程和排放特性的研究。Stefano等人的研究表明，双燃料发动机的PM和Nq排放明显减少，但是Hc和CO排放升高，同时提出了一维与三维结合的数值模型，给出了不同时刻缸内的温度和压力分布[2]。Weaver等人研究指出，双燃料发动机可以在获得与柴油机相近的热效率的前提下，明显降低PM和N0。排放[3|。Srinivasan等人给出了进气温度和引燃油量对各种特性的影响[4巧]。林志强等人揭示了引燃油量和过量空气系数等因素对燃烧特性的影响，发现柴油引燃天然气可以在较稀的情况下实现稳定着火和燃烧[6。7]。

天然气、柴油双燃料发动机具有特殊的燃烧过程和循环变动特性，但针对放热规律和循环变动特性的系统性研究较少。双燃料发动机的放热规律与其他燃烧方式存在明显的区别，深入研究可以为揭示复杂的燃烧过程提供参考。循环变动特性是对发动机稳定性判断的一个量化标准[8]，在点燃式天然气发动机中已经进行了大量的探讨r9]，但是在双燃料发动机中尚缺乏系统性研究。本文在一台由单缸柴油机改装成的天然气、柴油双燃料发动机上，对不同喷油提前角下的燃烧特性和循环变动特性进行了研究。