柴油-乙醇雙燃料RCCI發(fā)動機(jī)燃燒和排放的數(shù)值模擬.pdf

1、為解決預(yù)混壓燃(PCCI)發(fā)動機(jī)存在的混合氣制備、燃燒相位難以控制等問題,人們提出了反應(yīng)活性分層壓燃(RCCI,ReactivityControlledCompressionIgnition)技術(shù),這是一種分別在缸內(nèi)和進(jìn)氣道噴射柴油和高辛烷值低沸點(diǎn)燃料,通過柴油壓燃來引燃進(jìn)入氣缸內(nèi)的均質(zhì)混合氣,以實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)燃料分層和分層燃燒的新型燃燒策略。
　　為研究柴油/乙醇雙燃料RCCI發(fā)動機(jī)的燃燒和排放,將乙醇氧化反應(yīng)詳細(xì)化學(xué)動力學(xué)機(jī)理與正庚

2、烷簡化機(jī)理進(jìn)行對接,并在此基礎(chǔ)上添加了氮氧化物(NOX)的生成機(jī)理、碳煙及其前體物的熱力學(xué)數(shù)據(jù),構(gòu)筑了柴油/乙醇雙燃料的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。
　　本論文將美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室主持開發(fā)的多維燃燒模擬程序KIVA-3V程序與化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)程序CHEMKIN結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了流動和化學(xué)反應(yīng)的耦合。建立多維數(shù)值模型,并通過柴油PCCI和乙醇均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　采用多維數(shù)值模擬

3、的方法研究了缸內(nèi)柴油噴油提前角、乙醇質(zhì)量比、初始溫度、初始壓力、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和混合氣濃度對柴油/乙醇雙燃料RCCI發(fā)動機(jī)燃燒和排放的影響。模擬結(jié)果表明,柴油噴油提前角和乙醇質(zhì)量比對燃燒過程和排放都有顯著影響,初始溫度對燃燒和排放的影響沒有噴油提前角和乙醇質(zhì)量比對燃燒和排放的影響大。增加乙醇質(zhì)量比使得缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力下降,著火時(shí)刻推遲,NOX、碳煙、CO和HC這4種主要排放物均成下降趨勢;隨柴油噴油時(shí)刻的提前,缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力升高,著火時(shí)刻

4、提前,但當(dāng)噴油提前角增加到一定值時(shí)(超過25°CA),著火時(shí)刻反而隨噴油提前而推遲。噴油提前能減少碳煙和HC排放,但NOX和CO排放隨噴油提前呈上升趨勢。柴油噴油時(shí)刻的提前和乙醇質(zhì)量比的增加有利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性并避免敲缸現(xiàn)象的發(fā)生。采用進(jìn)氣增壓使缸內(nèi)壓力峰值和溫度峰值增大,著火時(shí)刻提前,碳煙、CO和HC排放下降,而NOX排放增加。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對燃燒過程影響較小,NOX、碳煙和HC排放基本上隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高呈下降趨勢,CO呈上升趨勢。缸內(nèi)