28、甲烷 - 柴油双燃料发动机与CO₂和R22制冷剂毛细管的研究

甲烷 - 柴油双燃料发动机与CO₂和R22制冷剂毛细管的研究

1. 甲烷 - 柴油双燃料发动机概述

甲烷 - 柴油双燃料发动机是一种特殊的发动机类型，它以空气 - 甲烷混合物作为主要燃料，柴油作为引燃燃料（即引燃燃料）。在压缩过程中，高压的柴油被喷入，由于柴油混合不均匀，会在压缩空间内的多个位置点燃，产生众多火焰前沿，从而平稳而迅速地启动燃烧过程。

1.1 燃料与动力输出

改变主要燃料（空气 - 甲烷混合物）的体积会改变发动机的功率输出。同时，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。这种发动机所使用的柴油量大约是纯压燃式（CI）发动机的4 - 10%。

1.2 燃烧循环阶段

该双燃料发动机的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

1.3 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中吸入的氧气较少，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）被泵入时，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贡献。

主要燃料点火延迟是由于压缩后的主要燃料发生化学反应导致的，此阶段压力会缓慢下降。引燃燃料的自发点火标志着快速燃烧阶段的开始，这一阶段非常不稳定。少量的主要燃料和引燃燃料爆炸会导致气缸内压力升高，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，直至活塞移向顶部死点（TDC）