（动力工程及工程热物理专业论文）新型燃油组分对低温压燃发动机燃烧过程的影响研究.pdf

新型燃油组分对低温压燃发动机燃烧过程的影响研究 程刚( 动力工程及工程热物理) 指导老师：冯洪庆副教授 摘要 柴油机低温燃烧是一种新型的燃烧方式，由于其较低的燃烧温度，能同时实现低的 n o x 和碳烟排放，近年来得到国内外学者的广泛研究。但运行工况较窄和燃烧着火时刻 难控制等问题限制了它的发展。 本文主要研究柴油馏程拓宽对低温压燃发动机运行性能的影响。通过在实沸点蒸馏 仪上对汽柴油的混合物进行重新分馏，将柴油的馏程拓宽，得到具有某些汽油性质的新 型燃油，即宽馏程柴油。对一台六缸柴油机进行改装，将第六缸的进排气系统和喷油系 统进行独立，使其能满足低温燃烧的试验条件。使用新型燃油在该改装的发动机台架上 完成改变燃油种类和燃烧边界条件( 主要考虑了e g r 率和燃烧相位) 的相关试验。本研究 分析了柴油拓宽馏程对发动机燃烧、排放和运行工况拓展的影响，并对相同的燃料研究 了系统的e g r 率和主燃烧时刻c a 5 0 改变对低温压燃发动机燃烧放热规律、指示热效 率、滞燃期和排放性能等的影响。 同时对发动机低温燃烧过程建立相关的单区燃烧模型，结合正庚烷的简化机理模型， 利用商业软件c h e m k i n 对低温燃烧燃烧过程中的压力、温度、组分浓度变化进行计算。 通过对系统建立可用能平衡方程，对低温燃烧过程的可用能变化规律进行了分析，并且 研究了e g r 和过量空气系数的变化对可用能变化的影响。最后结合试验和模拟的结果 对比对模型进行了验证。 关键字：低温燃烧，新型燃油，废气再循环，燃料特性，排放，可用能 e f f e c t so fn e wf u e lc o m p o s i t i o no nl o w t e m p e r a t u r e c o m b u s t i o np r o c e s so fd i e s e le n g i n e c h e n gg a n g ( p o w e re n g i n e e r i n ga n de n g i n e e r i n gt h e r m o p h y s i c s ) d i r e c t e db ya p r o f f e n gh o n g q i n g a b s t r a c t l o w t e m p e r a t u r ec o m b u s t i o n ( l t c ) i san e wt y p eo fc o m b u s t i o na n dw i d e l yi n v e s t i g a t e d i nt h ew o r l d n o xa n ds o o te m i s s i o n sc a nb es i m u l t a n e o u s l yr e d u c e dt oe x t r e m e l yl o wl e v e l s b e c a u s eo ft h el o wc o m b u s t i o nt e m p e r a t u r e h o w e v e r , t h eo p e r a t i n gc o n d i t i o n so ft h ee n g i n e a r en a r r o wa n dt h ei g n i t i o nt i m i n go ft h ec o m b u s t i o ni sd i f f i c u l tt oc o n t r 0 1 t h ee f f e c t so ft h e 、 r i d ed i s t i l l a t i o nr a n g ed i e s e lo nt h ep e r f o r m a n c eo fl o wt e m p e r a t u r e e n g i n ea r es t u d i e di nt h i sp a p e r am i x t u r eo fg a s o l i n ea n dd i e s e li sr e - d i s t i l l e di nt r u eb o i l i n g p o i n td i s t i l l a t i o na p p a r a t u s ，a n dt h er a n g eo fd i e s e li sb r o a d e n e d s ot h en e wf u e lh a st h e p r o p e a i e so fg a s o l i n ea n dd i e s e l as i x c y l i n d e re n g i n ei sm o d i f i e di no r d e rt om e e tt h et e s t c o n d i t i o n so fl o wt e m p e r a t u r ec o m b u s t i o n i t si n t a k ea n de x h a u s ts y s t e m sa n df u e li n j e c t i o n s y s t e ma r ei n d e p e n d e n t e n g i n eb e n c h t e s ti sc a r d e do u tw i t lt h en e wf u e l t h ee f f e c t so ft h e f u e lp r o p e r t i e s ，e g rr a t ea n dc a 5 0o nt h ec o m b u s t i o na n de m i s s i o no ft h el o wt e m p e r a t u r e e n g i n ea r es t u d i e d c o m b i n e dw i t har e d u c e dm e c h a n i s mo fn - h e p t a n em o d e l ，as i n g l ez o n ec o m b u s t i o n m o d e lo ft h el o wt e m p e r a t u r ec o m b u s t i o ni se s t a b l i s h e d t h ep r e s s u r e ，t e m p e r a t u r ea n d c o n c e n t r a t i o nc h a n g e so ft h ec o m b u s t i o na r ec a l c u l a t e db yc h e m k i n a na v a i l a b i l i t y b a l a n c ee q u a t i o ni se s t a b l i s h e di no r d e rt os t u d yt h ea v a i l a b i l i t yv a r i a t i o no ft h ec o m b u s t i o n m e a n w h i l e ，t h ee f f e c to fe g r a n de x c e s sa i rf a c t o ro na v a i l a b i l i t yv a r i a t i o no ft h ec o m b u s t i o n i ss t u d i e d f i n a l l y , t h et e s ta n ds i m u l m i o nr e s u l t sa r ec o m p a r e dt ov a l i d a t et h em o d e l k e yw o r d s ：l o wt e m p e r a t u r ec o m b u s t i o n ，n e wt y p ef u e l ，e x h a u s tg a sr e c i r c u l a t i o n ( e g r ) ，f u e lp r o p e r t i e s ，e m i s s i o n ，a v a i l a b i l i t y i i 中国石油大学( 华东) 硕t 学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 随着现代工业的高速发展，汽车在人们的生活中所扮演的地位也越来越重要，成为 人们日常活动中不可或缺的一部分。由于内燃机至今仍是热效率最高、单位体积和单位 重量功率最大( 达1 0 0 k w l ) 的原动机，所以应用广泛，全世界保有量己超过十几亿台。 在未来的几十年内，内燃机仍是汽车等动力装置的主要原动机，我们使用的主要能源依 然会是石油等化石燃料1 1 1 。但是内燃机给我们带来便捷生活的同时也给我们带来了化石 能源短缺和环境污染的问题。内燃机消耗的石油资源占世界石油消耗的一半以上，并且 内燃机产生的尾气是污染环境的罪魁祸首，因此内燃机工业的发展遭遇了前所未有的挑 战。 1 1 1 石油短缺 目前作为不可再生资源的石油，在人类的资源利用中占据了无可替代的地位。世界 目前石油的探明储量大约1 5 0 0 亿吨，不计新探明的石油储量，按照目前的年开采水平 还可以持续开采3 0 多年【2 1 。随着勘察和开采技术的进步，每年新探明的石油储量在逐步 增加，但相对缓慢的增长速度和越来越高的开采成本并不能从根本上缓解石油危机。 随着能源危机的日益加剧，人们的能源节约意识日益增强，但快速发展的经济带来 的能源消耗也越来越多。节约能源是目前首要的缓解能源危机的方法，同时寻求新的能 源、替代燃料和改善汽车的燃油经济性也是较为有效的方法。在新能源方面，天然气汽 车的推广已较为成功，目前国内大多数地方的出租车和客车等都使用天然气作为燃料， 同时国家“十二五”计划也提出了将甲醇发动机应用于市场，并在西安等地进行了试点。 在提高汽车的经济性方面，很多国家制定了油耗法规【3 】，我国也对相关车型的油耗量进 行了限制。 1 1 2 环境污染加剧 汽车排放的污染物是大气环境污染的罪魁祸首。汽车排放的尾气主要有一氧化碳 ( c o ) 、碳氢化合物( h c ) 、氮氧化物( n o x ) 和碳烟微粒( p m ) 等，它们严重污染环境，同时 直接危害人们的身体健康。 l 第l 章绪论 尾气排放、曲轴箱通风和燃油蒸发是汽车尾气造成环境污染的三种方式。其中尾气 排放是汽车排放源中最重要的部分，对环境造成的破坏也最严重。一氧化碳主要是影响 人体内氧的输送，它与血红蛋白的结合能力远超氧，当空气中的一氧化碳含量超过一定 的浓度时，人就会因缺氧而休克，严重的还会导致死亡。氮氧化物主要影响人体的呼吸 系统，并可能并发哮喘等疾病。微粒的排放对人的肺功能是一种很大的考验，过多的吸 入微粒会导致肺功能的丧失，p m 2 5 现在已被多个国家列为衡量城市环境优劣标准的重 要指标。过多的二氧化碳排放会加剧全球温室效应。同时还可能会有光化学烟雾等二次 污染的发生，给环境和人体造成更大的危害。 图1 - 1 欧、美、日三种法规对n o 。和p m 的要求 f i 9 1 - 1e u r o p e a n ，a m e r i c a na n dj a p a nr e g u l a t o r yr e q u i r e m e n t sf o rn o i a n d p m 为了限制汽车尾气带来的环境污染，制定相关的排放法规，在法律上进行强制约束 就显得很重要。目前欧、美、日排放法规是世界上公认的三个最重要的排放法规。图1 1 是美、欧、日各自排放法规对柴油机主要污染物的要求【4 1 。由图中可知，对汽车尾气的 排放要求越来越严格，要满足更高级的排放法规的要求，n o 。和p m 需要同时达到很低 的水平。我国标准的道路交通的实际情况与欧洲相比较相近，因此我们国内目前采用是 欧洲排放体系，不过在细节上有些差别，时间上有所滞后。 因此，提高内燃机的能源利用率、降低燃油消耗和有害排放，满足日益严格的排放 法规是未来内燃机发展过程中需要解决的重要课题。 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 2 发动机低温燃烧 柴油机的热效率要高于汽油机，高8 左右，并且在c o 和h c 排放方面有优势， 但柴油机的氮氧化物和碳烟的排放较差。柴油机的燃烧过程是一个十分复杂的过程，其 中物理变化和化学反应同时存在。根据d e cj e 的柴油机燃烧过程模型【5 】，燃油被喷入 燃烧室后，与热空气混合发生裂解，形成了s o o t 的先导物，其后随着燃烧的进一步发展， 产生一个薄的火焰面，在此火焰面附近的n 2 和0 2 富集区大量生成n o 。因此，柴油机 的燃烧过程不可避免的就会有n o x 和碳烟的生成。而n o x 和碳烟不同的生成条件和直 喷式柴油机的喷雾燃烧特性导致在两者的控制上呈现此消彼长的相互矛盾态势【6 1 ，采取 措施降低其中一种排放，可能会造成另一种排放盥增加。为了同时实现较低的碳烟和 n o x 排放，机内净化和机外净化是两种较为有效的方法。机外净化就是在发动机的尾气 排到环境中前对其进行处理净化，比如p o c ( 微粒催化氧化器) 、d p f ( 微粒捕集器) 、 s c r ( 选择性催化还原) 等，但处理的效果取决于转化效率，并且成本较高。机内净化降 低原始排放方面的效果更明显，并且能减轻对后处理的依赖，更好的降低成本。 1 2 1 发动机低温燃烧的提出 图1 - 2 柴油机m t 历程 f i 9 1 - 2 t h em - to fd i e s e l 由图1 2 柴油机的o t 历程曲线可知，传统柴油机的燃烧过程会穿过n o x 和碳烟的 生成区域，这就导致了燃烧过程中会生成大量的n o x 和碳烟排放。而这两种排放的控制 措施在传统柴油机上是相互矛盾的，采取措施降低其中一种的排放，就会导致另一种排 3 第1 章绪论 放增加。研究表明，当燃烧室内最高温度低于1 8 0 0 k 时，柴油机燃烧过程就会避开n o 。 和碳烟的生成区域，几乎可以实现两者的零排放【7 1 。因此，通过实现柴油机的低温燃烧， 改变柴油机燃烧过程中的t 历程，就能解决两种排放之间的矛盾关系，达到同时降低 的目的。 对柴油机实际工作过程的研究表明，采用过稀的混合气会降低柴油机的功率，导致 柴油机经济性能的下降，而爆震燃烧又限制了完全均质压燃的实现。低温燃烧发动机降 低有害物排放的实质是控制柴油机燃烧路径，就是指通过改变柴油机燃烧过程中的当量 比和温度的历程，避开n o 。和碳烟的生成区域，达到降低排放的目的。改变当量比和温 度历程的主要手段为：加快燃烧过程中燃料和空气的混合，防止缸内出现混合气过浓区 来减少碳烟的生成；降低燃烧过程中火焰的温度，防止缸内出现高温区来减少n o x 的生 成。由图1 2 可以看出，当进气中的氧浓度在1 5 甚至更低时，就能同时避开n o 。和碳 烟的生成区域。具体采取的措施如下：提高燃油的喷射压力、延长滞燃期和多次喷油来 加快燃烧过程中燃料和空气的混合；采用大e g r 来降低缸内燃烧的温度【8 】。因此柴油机 低温燃烧技术目前得到全世界的广泛关注，并且成为柴油机清洁高效燃烧的一个重要方 向。 低温燃烧不仅能很好的解决排放方面的问题，相对传统的柴油机有以下的优势【9 m 1 。 ( 1 ) 高的燃油经济性 发动机低温燃烧过程中，燃烧室内是多点着火，几乎是同时燃烧，燃烧过程中的放 热很快，当发动机在循环的适当阶段时，近似于理想的o t t o 循环。同时相对于传统柴油 机较低的燃烧温度，使得发动机的热耗散有所降低。一部分研究表明低温燃烧的热效率 与传统柴油机相当。 ( 2 ) 低的n o x 和碳烟排放 如前文所述，低温燃烧的出发点就是降低发动机燃烧过程中产生的n o x 和碳烟排放， 并且最大程度的减弱两者之间的矛盾关系。相对于传统的柴油机，低温燃烧发动机的 n o 。排放能降低9 0 9 8 。 ( 3 ) 高的燃油灵活性 低温燃烧发动机可利用的燃油的范围很大，从传统的汽油、柴油和天然气到氢气、 二甲基醚、乙醇和生物柴油等替代燃料都适用。 4 中国石油大学( 华东) 硕十学位论文 ( 4 ) 高的适用性 低温燃烧发动机适用范围非常广，可以作为从小型摩托车到大型轮船几乎所有尺寸 的运输发动机。 但低温燃烧发动机同时面临如下的挑战： ( 1 ) 着火定时的控制 不同于传统火花点火汽油机和直喷柴油机，低温燃烧发动机燃烧过程中的着火时刻 并不是受火花点火或者喷油时刻的直接控制，而是由燃料和空气组成的混合气的化学动 力学决定。在大范围的转速和负荷下，尤其是快速的瞬时工况下，低温燃烧发动机的着 火时刻的控制是目前低温燃烧发动机面临的主要挑战。 ( 2 ) 运行范围的拓展 低温燃烧发动机在中低负荷能够很好的运行。但在高负荷时，随着混合气的加浓， 燃烧速度过快，压力升高率过大，导致燃烧剧烈，出现爆震现象，同时由于燃烧温度的 升高导致n o x 排放升高：而在较低的负荷时，燃烧效率极低，并且不易着火，因此限制 了低温燃烧发动机的运行工况。 ( 3 ) 碳氢化合物( h c ) 和一氧化碳( c o ) 的控制 低温燃烧发动机的h c 和c o 排放相对较高，特别是中低负荷时，由于较低的燃烧 温度，导致靠近缸壁处的燃油无法燃烧，h c 排放增多，同时较低的缸内温度导致c o 不能被完全氧化，c o 排放增多。缸内的混合气均匀，在压缩冲程中有一部分燃油混合 气会进入缝隙中，这些混合气在膨胀冲程重新返回气缸内，导致h c 排放的增加。 1 2 2 发动机低温燃烧的研究现状 柴油机的新型燃烧方式经过了几十年的发展，先后经历了均质压燃1 3 1 ( h c c i ) ，预混 合压缩燃烧( p c c i ) ，包括丰田公司的p c c i 、u n i b u s 燃烧系统【悼1 9 1 和尼桑公司的m k 燃烧方式【2 0 1 ，到现在的柴油机低温燃烧技术( l o w t e m p e r a t u r ec o m b u s t i o n ，l t c ) 。目前 对低温燃烧的燃烧和排放特性的研究己取得一定的成果，其中对于低温燃烧的控制策略 和低温燃烧有害污染物的控制方面已有重大进展，但低温燃烧的机理方面还处于起步阶 段。与此同时，基于低温燃烧的思想，研究者提出了很多燃烧的新技术和新系统。 a l o kw a r e y 等人在轻型柴油机上研究了六种不同燃料的十六烷值和其它燃料特性 对低温预混压燃燃烧的影响规律。在该研究中通过晚喷射( 上止点后) 、降低压缩比和 5 第1 章绪论 提高废气再循环( e g r ) 率来实现低温燃烧。选取发动机转速和制动平均有效压力( b m e p ) 定义了七个负荷点来研究燃料特性对发动机低温燃烧的影响。选取六种不同的柴油作为 燃料，其中两种燃料( 燃料l 和2 ) 是美国超低硫商用柴油。每种燃料的详细的燃料特性 列在表1 1 中。 表1 - 1 燃料特性 t a b l e1 - 1f u e lp r o p e r t i e s 燃料】燃料2 燃料3燃料4燃料5燃料6 密度( 1 5 。c )k g m 3 0 8 3 50 8 4 60 8 3 50 8 4 60 7 6 80 8 5 3 初始沸点 1 7 21 9 01 7 21 9 01 2 81 9 8 1 c 蒸发温度 1 9 32 2 l1 9 32 2 l1 7 52 2 9 5 0 蒸发温度 2 3 82 7 82 3 82 7 82 6 l2 9 9 9 0 蒸发温度 3 1 93 2 53 1 93 2 53 2 93 3 7 终馏点 3 4 43 5 63 4 43 5 63 5 23 5 1 十六烷值( c n ) 栉4 44 8 55 8 55 8 57 54 8 6 热值 m j k g 4 3 2 84 3 5 74 3 2 84 3 5 74 4 24 2 4 5 硫含量 p p m 61 3 61 3 6 1 0 芳烃含量 9 12 5 39 12 5 3o 5 碳含量 8 5 98 6 78 5 98 6 78 4 88 4 8 氢含量 1 4 11 3 3 1 4 11 3 3 1 5 21 3 氧含量00o o o2 2 其中燃料l 和3 、燃料2 和4 具有除了十六烷值以外都基本相同的燃料特性。通过 燃料1 和3 的试验结果对比研究十六烷值对柴油机低温燃烧的影响。燃料3 和4 的十六 烷值相同，但具有不同的蒸馏特性、硫和芳香化合物的含量，通过两者的试验结果对比 研究其它燃料特性对柴油机低温燃烧的影响，并且还研究了生物柴油对低温燃烧发动机 的影响。 v i t t o r i o 等人在单缸发动机上研究了乙醇和七种不同类型的汽油燃料在部分预混燃 烧( p p c ) 中工况从低负荷向高负荷的影响2 2 】。该研究中选取了七种辛烷值从6 9 到9 9 之 间的汽油燃料和乙醇进行试验，维持发动机的转速为1 3 0 0 r m i n ，通过调整喷油量使发 6 中国石油大学( 华东) 硕十= 学位论文 动机运行在5 b a r 到1 8 b a r 的工况范围内。研究结果表明，高的进气增压能使大多数负荷 范围内的总指示热效率达到5 4 5 6 。当使用5 0 的e g r 时，即使在高负荷下n o 。的 排放也能低于o 3 0 9 k w h 。在负荷为1 8 b a r 时，汽油的烟度范围是1 2 f s n ，而乙醇则低 于0 0 6 f s n 。同时还确定了该燃烧模式的最佳燃料是f r 4 7 3 3 8 c v x ，该燃料的辛烷值是 8 8 6 。 d o n gh a n 等人的研究证明在l t c 中使用汽油和柴油混合物有减少n o 。和碳烟排放 的潜力i 矧。汽柴油的混合物相对于柴油具有较低的十六烷值，并且能通过延长着火滞燃 期，使得空气和燃料在燃烧前有更多的时间来进行混合，从而减少了n o x 和碳烟的排放。 增大汽油的比例，碳烟排放对进气中氧浓度的敏感度下降，并且n o x 排放降低。 r e e dh a n s o n 等人研究了燃料特性对低负荷r c c i 燃烧的影响规律【2 4 】。研究结果表 明，使用汽油能减少缸内污染物的排放，发动机的n o x 和烟气排放都较低，并且在e g r 超过2 0 时，两种排放都减小，同时发动机的比油耗( i s f c ) 保持不变或有一定程度的减 小。 依据汽油燃料着火延迟期较长，有助于预混合气的形成的特点，g a u t a mt k a l g h a t g i 等人提出了在柴油机上应用类似汽油的燃料以实现低n o x 和低碳烟排放2 5 洲。在同一台 发动机上燃用标准柴油、不同辛烷值和十六烷值的汽油进行试验，试验结果表明在低负 荷和较高负荷时采用汽油都更容易实现低的n o x 和碳烟排放。 a d a mw e a l l 等在一台轻负载多缸柴油机上以汽油为燃料进行了预混压燃低速低负 荷运行的研究2 7 1 ，发现提高进气压力和温度、适当分层可以实现稳定的低排放运行，汽 油的着火延迟对进气温度和压力的敏感性较低。 t a k ut s u j i m u r a 等人进行了拓宽柴油机清洁燃烧运行范围( 发动机排放： n o x 1 0 0 混合油 7 5 混合油混合油 初馏点 2 1 01 2 51 0 07 54 0 2 3 试验方法 试验开始之前，先要预热发动机半小时左右，当水箱中冷却水温度、机油温度、转 速等达到要求之后，才能开始试验。本文的主要目的是研究不同馏程燃油对发动机低温 燃烧的工况拓展、燃烧和排放特性的影响。主要分为三部分进行：燃料特性对工况拓展 的影响、e g r 对低温燃烧和排放的影响、燃烧相位对低温燃烧和排放的影响。试验过程 中，固定发动机转速为1 4 0 0 r m i n ，进气压力为1 5 b a r ，喷油轨压为1 0 0 0 b a r ，进气温度 为3 0 。工况拓展试验为：控制e g r 为4 0 ，通过调节喷油量改变发动机的工况，研 究发动机从爆震到失火过程中的所有工况。e g r 的影响试验为：固定喷油量为5 0 m g e y e ， 改变e g r 分别为2 0 、3 0 、4 0 、4 5 ( 基本是上限) ，研究e g r 对低温燃烧燃烧过程 和排放的影响。燃烧相位试验为：固定e g r - 4 0 和喷油量= 5 0 m g c y c ，通过改变喷油时 刻来调节c a 5 0 分别为0 0 a t d c ，4 0 a t d c 、8 0 a t d c ，研究燃烧相位对低温燃烧燃烧和 排放方面的影响。主要的燃烧工况如表2 - 4 所示。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 表2 - 4 试验中主要工况参数 t a b l e 2 - 4t h em a i np a r a m e t e r so ft h ec o m b u s t i o n 进气压力( m p a ) 0 1 5 压缩比1 7 5 进气温度( ) 3 0 转速( r m i n ) 1 4 0 0 喷油量( m g c y c ) 1 0 、2 0 、3 0 、4 0 、5 0 e g r ( ) 2 0 、3 0 、4 0 、4 5 c a 5 0 ( a t d c ) 0 、4 、8 第3 章宽馏程柴油对低温燃烧发动机影响的试验研究 第3 章宽馏程柴油对低温燃烧发动机影响的试验研究 废气再循环是柴油机控制燃烧排放的重要措施，同时也是实现柴油机低温燃烧的主 要控制手段之一。e g r 在降低n o x 排放方面的效果己得到国内外学者的广泛认可，成 为发动机满足排放法规的一个重要技术手段。本章通过改变燃料特性、燃烧边界条件 ( e g r 、喷油时刻) 等研究宽馏程柴油对低温燃烧发动机燃烧和排放性能的影响，以便对 燃油种类和燃烧边界条件的影响机理进行研究。 3 1 拓宽馏程对低温燃烧发动机工况范围的影响 在该部分试验中，固定发动机转速为1 4 0 0 r m i n ，进气压力为1 5 b a r ，喷油轨压为 1 0 0 0 b a r ，进气温度为3 0 ，同时控制e g r 为4 0 ，通过调节喷油量改变发动机的工况， 研究发动机的工况范围和燃烧排放特性。 3 1 1 工况范围的定义 为了研究燃料馏程变化对低温发动机运行工况范围的影响，需要对低温发动机运行 的正常工况范围进行定义1 3 1 1 。该运行范围受到部分燃烧和爆震燃烧的限制。当发动机处 于低负荷工况时，燃烧需要的燃料减少，缸内的燃烧温度降低，h c 和c o 排放增多， 燃烧的循环变动增大。本文中采用i m e p 的变动系数c o v 来表征循环变动。发动机连 续5 0 个循环的c o v 计算式如下： c o v = ；掣x1 0 0 ( 3 1 ) i m e a n 式中，o i m e p 是5 0 个循环的i m e p 的偏差；l m e a n 是5 0 个循环的i m e p 的平均值。 当c o v 1 0 时，车辆的操纵性能将恶化，因此本文将c o v 1 0 作为低温燃烧发动机 运行的部分燃烧边界。当发动机处于高负荷时，供给的燃料量增多，燃烧室内的混合气 的浓度增加，而较快的燃烧速率会导致发动机的噪声增大，n o 。排放急剧升高，出现爆 震现象。对于本实验所用到的发动机，通过多次试验可知，在缸内最大压力升高率 ( d p d q ) ) m a x 大于1 2 m p a 。c a 时，发动机出现爆震燃烧。因此本文设定( d p d ( p ) m a x = 1 2 m p a 。c a 为低温燃烧发动机的爆震燃烧边界，( d p d t p ) m a x 大于1 2 m p a 。c a 时，发动 机处于爆震燃烧状态。本文c o v 和( d p d q ) ) m a x 都是由采集到的气缸压力计算得出，低 温燃烧发动机的正常运行工况范围就是c o v 1 0 ，同时( d p d p ) m a x q鲁oojq q1芒时c勺ollc。_qqo厶们ioj们_cou蛭oou q d _ ，上 藕帐佰匈如套籁孤趟s譬峰s雄群 噼釜 议秘迥扑书匿一长抖一扑k震博哑七b 联 莲 一 一 一 一 一 一 o 一 o_o o 一 一 - 一 一 一 oo，一 一ooooooo。oo o o o oooooo ooooooo + + + + + + + 一+ + + + 山 山 山 山 山 山 山 山山山 山山 山 山 山 山 山 山 山 山 山 山 山 n卜呐 o卜 non 婚n n西寸 寸 ” o卜 o o l n 寸 n 西 n a 一 岔 寸 - 一 凸 oo 卜卜岔 一 口 onv 、 n、n nn 寸 o寸n n寸 卜t n 飞中n 卜 昏 西 onni n n一o no 卜 一 oo卜 nn n nnn v 、 nn 寸 寸 卜 n l n 凸 n寸 卜 v 、卜 卜 o 。 一 卜 - n 卜 nn卜 中 一 n 一 卜 n西f q o 1 n讥 n小n- n口 卜 n i n nn oo f 、寸nnnn二 二 口 二 l n 旧 n ，、 n ： n二 二凸 卜 o lil - i i 寸n寸n寸寸寸寸nn寸 寸 n n nn寸 寸n弋r n 寸、中寸寸 o o o o o ooo ooo ooo o o o o o ooo o o oo + + + + + + + l + + + + + 山山山 山山山山山 山 山山 叫山山山山山 山 山山山山山 卜口寸口o寸no 。 口 卜 卜 。 寸n- n口 t n 卜n 中 v 、n o n。 卜 o 、 寸 n no o一 n no oon中 一 寸” 岔寸nv 、 口寸卜 onov 、 n岔n n寸 n寸 卜 一 卜 - 一 一 卜n o n口nn口 n 、o昏 卜 。小 o onn寸 卜n一 寸 nv 、 oh凸 v 、 n 一 t nnv 、 小小口 n卜 n口 一 n 一 岔nv 、 寸o i n 口 寸 i n寸 岔 nn。寸n ono卜o oo_ 卜 二二 nnn小 o二 寸一一 二 二岔- 二 一 二 nn 一 -i- n i 寸n寸n寸n寸 n甘n寸 n寸n寸 n甘n寸 n寸n寸 寸 - 一 一一一一一一一 一 一 一 - _ 一 一 _ 一 一一一一 一一 一 一 一 一 - 一一 山山山山山 山 山山山山山山山山 山 山 山 山 山 山 山 卜n卜 n寸nn卜u o卜 卜 一 n no卜 岔 卜 寸 o o 寸 口 寸 o o讥寸nnnv 、n 一 一 n n 岔 nn西 n 寸 o寸on西 n n寸t n 、丁o口n 口 竹 n o oi ，、 卜nnnn 一 n 岔 寸 n n nno o 一 - 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