二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒與排放研究.pdf

1、隨著21世紀(jì)第一個(gè)十年的漸行漸遠(yuǎn)，能源危機(jī)與環(huán)境污染這兩大難題正在步步緊逼。內(nèi)燃機(jī)作為耗能和排污的重要因素，必須在燃料與燃燒方式方面做出改進(jìn)才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。二甲醚（DME）的十六烷值高、沸點(diǎn)低且來(lái)源廣泛，被認(rèn)為是柴油機(jī)理想的代用燃料。均質(zhì)充量壓縮燃燒（HCCI）結(jié)合了傳統(tǒng)點(diǎn)燃式和壓燃式內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒，具有低碳?xì)洌℉C）和低氮氧化物（NOx）排放等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文通過(guò)分析DME燃燒的主要反應(yīng)歷程，以及利用化學(xué)

2、動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN對(duì)各基元反應(yīng)進(jìn)行溫度敏感性分析，構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)化化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理，該簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理涉及31種組分、49個(gè)基元反應(yīng)，包括低溫階段和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）區(qū)子機(jī)理、甲酸生成與消耗子機(jī)理以及高溫階段子機(jī)理。通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)理和詳細(xì)機(jī)理?xiàng)l件下HCCI燃燒模擬計(jì)算結(jié)果的比較分析，驗(yàn)證了本文所構(gòu)建之簡(jiǎn)化機(jī)理的準(zhǔn)確性。同時(shí)本文以ZS1100柴油機(jī)為原型，使用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT建立了燃燒室二維CFD模型，通過(guò)選用適當(dāng)子模型及耦合己

3、構(gòu)建的簡(jiǎn)化機(jī)理，并且采用并行計(jì)算的方法對(duì)DME HCCI燃燒進(jìn)行了仿真計(jì)算。
　　 本文以模擬計(jì)算的方式，研究了DME HCCI燃燒的特性，研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1.分析了燃燒各個(gè)階段缸內(nèi)溫度、壓力、基元組分的變化情況。研究表明，當(dāng)混合氣溫度達(dá)到750K-800K時(shí)低溫反應(yīng)開(kāi)始，低溫燃燒在余隙容積及燃燒室凹坑中心區(qū)率先進(jìn)行，此時(shí)二次加氧反應(yīng)劇烈；在NTC區(qū)CH2O大量生成，燃燒放熱率降低，溫度上升緩慢；當(dāng)溫度高于1

4、000K時(shí)高溫燃燒開(kāi)始，此階段主要由藍(lán)焰反應(yīng)和熱焰反應(yīng)組成，并釋放出大量熱量。
　　 2.分析了進(jìn)氣溫度、燃空當(dāng)量比、壓縮比、CO2對(duì)燃燒和排放的影響。研究表明，提高進(jìn)氣溫度，低溫燃燒、高溫燃燒始點(diǎn)均提前，最高溫度上升，最高壓力先增大后減小，總HC、CO排放量下降，NO排放量上升；增大燃空當(dāng)量比，壓力和溫度均上升，高溫燃燒始點(diǎn)提前，HC和CO排放降低，NO排放增加；在保證正常燃燒的前提下，增大壓縮比，燃燒始點(diǎn)、峰值壓力、溫度對(duì)應(yīng)