28、甲烷 - 柴油双燃料发动机与直毛细管的综合研究

甲烷 - 柴油双燃料发动机与直毛细管的综合研究

甲烷 - 柴油双燃料发动机

工作原理与燃料特性

甲烷 - 柴油双燃料发动机中，用于点火的高压柴油被称为引燃燃料。由于柴油混合不均，引燃燃料在压缩空间内多处点火，产生众多火焰前沿，使燃烧过程平稳快速启动。改变主要燃料（空气 - 甲烷混合物）的体积可改变发动机的功率输出，根据发动机的运行条件和设计参数，会调整引燃燃料（柴油）的用量，该发动机使用的柴油量约为纯压燃式发动机的 4 - 10%。

其燃烧循环依次包括以下五个阶段：
1. 引燃燃料点火延迟
2. 引燃燃料预混燃烧
3. 主要燃料点火延迟
4. 主要燃料快速燃烧
5. 后燃

燃烧过程分析

与纯柴油发动机相比，甲烷 - 柴油双燃料发动机在进气冲程吸入的氧气较少，这是因为进气中混入了甲烷。压缩后，主要燃料的温度约为 600°C。当少量引燃燃料（柴油）喷入时，引燃燃料预混燃烧开始，并引发轻微爆炸，此时释放的热量主要由引燃燃料产生。主要燃料点火延迟是压缩后的主要燃料发生化学反应的结果，此阶段压力缓慢下降。引燃燃料的自燃标志着快速燃烧阶段的开始，该阶段不稳定，少量主要燃料和引燃燃料爆炸，使气缸内压力升高。当大部分主要燃料和少量引燃燃料燃烧后，气缸内达到最大压力。快速压力上升结束后，后燃阶段开始，直至活塞到达上止点、排气阀打开，此阶段主要燃料和柴油的残余物逐渐燃烧。这些主要燃烧阶段也可在甲烷 - 柴油双燃料的热释放率（ROHR）图中观察到。

性能分析

• 热释放率（ROHR） ：在中扭矩和低扭矩工况下，随着