發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 02:05

【摘要】：隨著全球環(huán)境污染和能源短缺的日益嚴(yán)重,發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔高效燃燒研究迫在眉睫。活性控制壓縮著火(Reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃燒通過在著火前形成燃料分層,來實(shí)現(xiàn)清潔高效的燃燒。高活性燃料噴油定時(shí)(Start of injection,SOI)、進(jìn)氣壓力(Intake pressure,IP)、低活性燃料預(yù)混比(Premixed ratio,PR)和循環(huán)能量(Cycle energy,CE)會(huì)影響RCCI燃燒著火前可燃混合氣分層狀態(tài),從而影響著火與燃燒過程,進(jìn)而影響排放特性。本文以缸內(nèi)直噴柴油為高活性燃料,以進(jìn)氣口噴射汽油為低活性燃料,在轉(zhuǎn)速為1000rpm,IP為110kPa和125kPa,SOI為-5~-30°CA ATDC,PR為40%和65%,CE為885J/cycle、1380 J/cycle和1700 J/cycle條件下進(jìn)行RCCI燃燒的試驗(yàn)研究。主要以SOI與IP的耦合作用為中心,研究了不同PR或CE條件下,SOI與IP耦合作用對(duì)RCCI燃燒排放特性的影響。研究結(jié)果表明:(1)對(duì)于SOI與IP的耦合作用對(duì)燃燒排放特性的影響研究,分析得出:IP的增加有利于冷焰反應(yīng)的產(chǎn)生。IP的增加能夠促進(jìn)著火。隨著SOI的提前,IP對(duì)著火的影響作用增加。對(duì)于高溫放熱過程,在SOI位于上止點(diǎn)附近時(shí),IP的增加會(huì)抑制高溫放熱,使放熱率減小;隨著SOI的提前,IP的增加對(duì)高溫放熱的消極作用減小。IP增加導(dǎo)致缸內(nèi)氣體熱容增加,從而導(dǎo)致缸內(nèi)溫度降低。IP的增加導(dǎo)致的缸內(nèi)溫度的降低是HC、CO和NOx排放產(chǎn)生變化的主要原因。隨著SOI的提前,IP對(duì)HC和CO排放的影響作用逐漸減小,對(duì)NOx排放的影響作用逐漸增加。IP的增加促進(jìn)了核態(tài)顆粒物粒徑的增加,促進(jìn)了聚集態(tài)顆粒物粒徑的減小。IP的增加使核態(tài)和聚集態(tài)顆粒物數(shù)量濃度增加。IP的增加使顆粒物排放質(zhì)量增加。(2)對(duì)于在不同PR條件下SOI與IP的耦合作用對(duì)燃燒排放特性的影響研究,分析得出:隨著PR的減小,IP的增加對(duì)冷焰反應(yīng)、著火和高溫燃燒的促進(jìn)作用增強(qiáng)。隨著PR的減小和SOI的推遲,IP的增加對(duì)高溫燃燒的促進(jìn)作用增強(qiáng)。隨著PR的減小和SOI的推遲,IP對(duì)HC和CO的影響作用減小;隨著PR的減小和SOI的提前,IP對(duì)NOx排放的影響作用增加。隨著PR的變化,SOI與IP的耦合作用對(duì)顆粒物排放的影響作用發(fā)生了復(fù)雜的變化。(3)對(duì)于在不同CE條件下SOI與IP的耦合作用對(duì)燃燒排放特性的影響研究,分析得出:隨著CE的增加,IP的增加對(duì)冷焰反應(yīng)的促進(jìn)作用減弱。隨著CE的增加,IP對(duì)著火的影響作用減弱,對(duì)高溫燃燒過程的影響作用逐漸從積極轉(zhuǎn)變?yōu)橄麡O。隨著CE的增加,IP對(duì)HC排放影響作用大幅減小。SOI位于上止點(diǎn)附近時(shí),IP對(duì)CO的影響作用隨著CE的增加而增強(qiáng);SOI遠(yuǎn)離上止點(diǎn)時(shí),該影響作用隨著CE的增加而減弱。隨著CE的增強(qiáng),IP對(duì)NOx的影響作用增強(qiáng)。對(duì)于顆粒物排放,在不同CE下,SOI與IP的耦合影響作用發(fā)生了復(fù)雜的變化。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK401
【圖文】：

圖 3 NOx、碳煙、UHC 和 CO 排放量的 φ-T 圖[6]Fig. 3 NOx, 碳煙, UHC and CO yields in φ-T diagram作為早期提出的低溫燃燒模式，均值充量壓縮著火(Homogeneous ChargeCompression Ignition, HCCI)燃燒受到廣泛的研究和應(yīng)用。1983 年，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校機(jī)械工程系的 Najt 和 Foster[7]首先提出了均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。HCCI 燃燒在著火前燃料與空氣均值混合，稀薄的可燃混合氣和較低的燃燒溫度能夠?qū)崿F(xiàn) NOx和碳煙的零排放。HCCI 燃燒還能夠降低燃燒持續(xù)期和散熱損失，從而提高熱效率[8]。很難對(duì) HCCI燃燒的燃燒過程進(jìn)行控制。首先，HCCI 主要受化學(xué)動(dòng)力學(xué)的影響，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)著火時(shí)刻和燃燒相位的控制；其次，HCCI 燃燒燃燒速度過快，無法對(duì)其放熱率進(jìn)行控制[9]。過于集中的放熱導(dǎo)致壓力升高率峰值和缸內(nèi)壓力峰值過高。因此，HCCI 燃燒很難向大負(fù)荷拓展。為了避免 NOx和碳煙的大量產(chǎn)生，燃料與空氣混合時(shí)間不能太短。為了著火時(shí)刻、燃燒相位以及燃燒速度進(jìn)行控制，從而向更大負(fù)荷拓展，燃料與空氣的混合時(shí)間不能太長。鑒于此，一些學(xué)者提出了部分預(yù)混燃燒(Partially Premixed Combustion, PPC)的研究。日產(chǎn)公司的 Shuji Kimura 等人[10]通過對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放的試驗(yàn)研究，提出了一

圖 4 影響燃燒的因素對(duì)廢氣排放和熱效率的影響 Effects of Each Combustion Factor on Exhaust Emissions and Thermal Eff學(xué)的 Christof Noehre 等人[11]在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了 PPC 燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1090rpm 和 1400rpm，壓縮比為 17.1、14.3 和 12果表明，為了打破 NOx-soot 的 trade-off 關(guān)系，需要將 EGR 率增比降低到 12.4。這會(huì)大幅度增加 HC 和 CO 排放，降低熱效率，需要較高的 EGR 率，主要是因?yàn)椴裼突钚暂^高，滯燃期較短。油著火滯燃期，從而提高柴油與空氣的混合時(shí)間。為了增加柴油需要使柴油噴油定時(shí)提前，但是柴油揮發(fā)性較差，過于提前的噴壁。采用低活性燃料進(jìn)行 PPC 燃燒能夠提高滯燃期，增加燃料與對(duì)高 EGR 率的需求。常見的低活性燃料，如汽油、甲醇、乙醇，噴油定時(shí)較早時(shí)不容易產(chǎn)生濕壁。

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4 Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha,陳永鍇;新式噴油泵及其調(diào)整方法(續(xù))[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);1989年02期

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本文編號(hào)：2720154