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

1、為解決預混壓燃(PCCI)發(fā)動機存在的混合氣制備、燃燒相位難以控制等問題,人們提出了反應活性分層壓燃(RCCI,ReactivityControlledCompressionIgnition)技術,這是一種分別在缸內和進氣道噴射柴油和高辛烷值低沸點燃料,通過柴油壓燃來引燃進入氣缸內的均質混合氣,以實現(xiàn)缸內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)動機的燃燒和排放,將乙醇氧化反應詳細化學動力學機理與正庚

2、烷簡化機理進行對接,并在此基礎上添加了氮氧化物(NOX)的生成機理、碳煙及其前體物的熱力學數(shù)據(jù),構筑了柴油/乙醇雙燃料的化學反應機理。
　　本論文將美國LosAlamos國家實驗室主持開發(fā)的多維燃燒模擬程序KIVA-3V程序與化學反應動力學程序CHEMKIN結合,實現(xiàn)了流動和化學反應的耦合。建立多維數(shù)值模型,并通過柴油PCCI和乙醇均質壓燃(HCCI)燃燒數(shù)值模擬結果與實驗結果的對比驗證了模型的準確性。
　　采用多維數(shù)值模擬

3、的方法研究了缸內柴油噴油提前角、乙醇質量比、初始溫度、初始壓力、發(fā)動機轉速和混合氣濃度對柴油/乙醇雙燃料RCCI發(fā)動機燃燒和排放的影響。模擬結果表明,柴油噴油提前角和乙醇質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量比對燃燒和排放的影響大。增加乙醇質量比使得缸內最高爆發(fā)壓力下降,著火時刻推遲,NOX、碳煙、CO和HC這4種主要排放物均成下降趨勢;隨柴油噴油時刻的提前,缸內最高爆發(fā)壓力升高,著火時刻

4、提前,但當噴油提前角增加到一定值時(超過25°CA),著火時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。柴油噴油時刻的提前和乙醇質量比的增加有利于提高燃油經濟性并避免敲缸現(xiàn)象的發(fā)生。采用進氣增壓使缸內壓力峰值和溫度峰值增大,著火時刻提前,碳煙、CO和HC排放下降,而NOX排放增加。發(fā)動機轉速對燃燒過程影響較小,NOX、碳煙和HC排放基本上隨發(fā)動機轉速的升高呈下降趨勢,CO呈上升趨勢。缸內