【摘要】：活性控制壓燃(Reactivity Controlled Compression Ignition,RCCI)燃燒模式作為一種先進的燃燒模式,其本質是采用兩種理化性質差異較大的燃料來形成具有活性分層的可燃混合氣,通過改變可燃混合氣的濃度和活性,可以對燃燒過程進行靈活控制,在具有較高熱效率的前提下還可降低發(fā)動機的NOx和顆粒物的排放。在多種燃料搭配中,甲醇作為一種含氧燃料,其汽化潛熱值較高,有利于降低燃燒溫度,實現(xiàn)低溫燃燒,因此甲醇作為一種理想燃料,在活性控制壓燃燃燒模式中有很強的應用前景。本研究從高壓共軌柴油機上應用活性控制壓燃燃燒模式入手,通過將甲醇和柴油搭配作為一組燃料,均采用缸內直噴的技術噴入燃燒室。本研究通過將甲醇與柴油搭配作為活性控制壓燃燃燒模式的反應燃料,首先在數(shù)值模擬軟件中通過改變燃料的摻混比例,研究改變甲醇占能比對甲醇/柴油活性控制壓燃發(fā)動機燃燒和排放性能的影響,然后通過改變甲醇、引燃柴油的噴射時刻和引燃柴油的噴射策略,探究發(fā)動機的燃燒和排放特性的變化趨勢,并與純柴油機進行對比。研究結果表明:與純柴油機相比,甲醇占能比為50%,發(fā)動機的缸內最高燃燒壓力、壓力升高率峰值和缸內最高溫度均有所增大,HC、CO和SOOT排放有略微的升高,NOx排放顯著下降,而且此時的NOx和SOOT排放之間的tradoff關系有所削弱;但是過大的甲醇占能比會導致發(fā)動機的燃燒粗暴度增大,影響發(fā)動機的穩(wěn)定運行。發(fā)動機的燃燒和排放特性隨甲醇噴射時刻的變化并未表現(xiàn)出顯著的線性規(guī)律,在100°CA BTDC時噴射甲醇,可以在燃燒室內形成活性和濃度最佳的甲醇預混合氣,此時的缸內最高溫度最大,最高燃燒壓力和壓力升高率峰值均較高;而且此時的HC排放最低,NOx、SOOT和CO排放量也較低。隨著引燃柴油噴射時刻的滯后,燃燒室內的最高燃燒壓力和最高溫度均先上升后下降,壓力升高率峰值逐步減小,燃燒始點逐步推遲;HC排放量先減少后增加,NOx排放量先增加后減少,SOOT和CO排放量均逐步增加。因此適當提前引燃柴油的噴射時刻有益于降低污染物的排放量。引燃柴油采用預噴策略會對燃燒室內的燃燒壓力、壓力升高率和缸內溫度曲線的形貌產生明顯的影響,隨著引燃柴油預噴時刻的提前,燃燒室內的最高燃燒壓力逐步升高,壓力升高率峰值逐步降低,燃燒始點逐步提前,SOOT和NOx排放量均低于未采用預噴策略時的排放量。隨著引燃柴油主噴時刻的推遲,燃燒室內的最高壓力呈現(xiàn)三個峰值,由活塞壓縮所導致的缸壓峰值逐步凸顯,HC、SOOT和CO排放量逐漸升高,NOx排放逐漸降低。因此引燃柴油采用預噴策略可以適當?shù)膶⒅鲊姇r刻有所推遲,但是過于推遲的主噴時刻會導致缸內燃燒效率降低,污染物排放量升高。引燃柴油采用預噴策略可以使缸內燃燒變得柔和,可以有效的改善發(fā)動機的NOx和SOOT排放,而且不會造成發(fā)動機指示熱效率的明顯降低。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK421.2

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本文編號：2754559