本文關(guān)鍵詞：基于RCCI燃燒方式的柴油機(jī)性能試驗(yàn)及仿真研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,能源與環(huán)境問(wèn)題變得越來(lái)越突出,柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格和動(dòng)力性能要求的日益提高,需要改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率并且減少柴油機(jī)排放污染物。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),本文通過(guò)模擬計(jì)算與試驗(yàn)兩個(gè)部分,利用燃油反應(yīng)活性控制壓燃技術(shù)(RCCI)研究了預(yù)混合汽油比例以及EGR率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響。在模擬方面,本文采用三維CFD軟件耦合化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理建立了數(shù)值模型,對(duì)RCCI燃燒特性和排放污染物做了計(jì)算和分析,將汽油用異辛烷替代,柴油用正庚烷替代,改變了汽油比例,進(jìn)氣氧濃度和噴油壓力。結(jié)果表明在1400轉(zhuǎn)/分,16mg當(dāng)量循環(huán)柴油量工況下,隨著汽油比例的增大,缸壓與燃燒溫度峰值降低,代表柴油的正庚烷在噴入燃燒室后能夠與空氣更好地混合,使得xNO和碳煙排放濃度降低,然而代表汽油的異辛烷與空氣均勻混合氣會(huì)受到在燃燒室邊緣的淬熄效應(yīng)和縫隙效應(yīng)產(chǎn)生更多的THC。隨著氧濃度的降低,燃燒溫度降低,反應(yīng)物活性減弱,滯燃期增加,xNO排放濃度減少;碳煙不能及時(shí)氧化而排放濃度升高。噴油壓力增高使得燃油動(dòng)能增大,缸壓升高。在試驗(yàn)方面,以一臺(tái)單缸柴油機(jī)為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)進(jìn)氣道噴射汽油與空氣預(yù)混合,缸內(nèi)直噴柴油引燃,利用汽油高辛烷值、低十六烷值的特點(diǎn)改善燃油反應(yīng)活性。在小負(fù)荷的工況下,隨汽油比例的增大,缸內(nèi)最大爆壓和放熱率降低,滯燃期增加,燃燒持續(xù)期縮短,xNO和碳煙的排放濃度分別下降,而THC和CO排放含量上升;發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率能夠維持在柴油機(jī)水平。在大負(fù)荷工況下,隨著汽油比例增大,xNO和碳煙排放濃度下降,由于高溫高壓,燃料完全燃燒比率增加,使得CO排放有所下降,但缸壓峰值和壓力升高率上升,可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴,使用一定比例的EGR能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)溫度,降低缸內(nèi)壓力的峰值和壓力升高率。試驗(yàn)和模擬均表明RCCI燃燒能有效降低xNO和碳煙的排放。
【關(guān)鍵詞】：反應(yīng)活性 低溫燃燒 汽油比例 排放
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK427
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)排放污染物的控制技術(shù)10-14
• 1.3 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程數(shù)值模擬14-17
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容及意義17-19
• 2 柴油機(jī)燃燒過(guò)程計(jì)算模型和理論方法19-31
• 2.1 柴油機(jī)的燃燒模型19-20
• 2.2 柴油機(jī)燃燒過(guò)程計(jì)算模型和控制方程20-22
• 2.3 湍流模型22-24
• 2.4 燃油噴霧混合模型24-28
• 2.5 燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型28-29
• 2.6 排放模型29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 3 RCCI燃燒方式的柴油機(jī)燃燒試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)參數(shù)31-36
• 3.1 RCCI燃燒方式的柴油機(jī)臺(tái)架結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 試驗(yàn)臺(tái)架所用發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)32-33
• 3.3 試驗(yàn)臺(tái)架所用噴油系統(tǒng)主要參數(shù)33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 RCCI燃燒方式的柴油機(jī)燃燒計(jì)算模型的建立和驗(yàn)證36-44
• 4.1 模擬所用軟件簡(jiǎn)介36
• 4.2 柴油機(jī)模型的建立及網(wǎng)格劃分36-38
• 4.3 求解器與計(jì)算模型的參數(shù)設(shè)置38-42
• 4.4 數(shù)值計(jì)算模型的驗(yàn)證42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 RCCI燃燒方式的柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬仿真44-69
• 5.1 汽油比例對(duì)RCCI燃燒與排放影響的模擬計(jì)算44-52
• 5.2 EGR率對(duì)RCCI燃燒與排放影響的模擬計(jì)算52-61
• 5.3 柴油噴油壓力對(duì)RCCI燃燒與排放影響的模擬計(jì)算61-66
• 5.4 模擬和試驗(yàn)對(duì)比66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 6 RCCI燃燒方式的柴油機(jī)試驗(yàn)研究69-88
• 6.1 汽油比例對(duì)RCCI燃燒特性的影響69-78
• 6.2 汽油比例對(duì)RCCI排放特性的影響78-80
• 6.3 汽油比例對(duì)RCCI燃燒效率和指示熱效率的影響80-81
• 6.4 EGR率對(duì)燃燒特性的影響81-85
• 6.5 EGR率對(duì)排放特性的影響85-86
• 6.6 EGR率對(duì)指示熱效率和燃燒效率的影響86
• 6.7 本章小結(jié)86-88
• 7 總結(jié)與展望88-91
• 7.1 主要研究工作總結(jié)88-89
• 7.2 展望與建議89-91
• 致謝91-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96

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