本文關(guān)鍵詞：輕型車用柴油機預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來,隨著排放法規(guī)的日益嚴格以及環(huán)境問題的日益凸顯,低碳煙排放的高效清潔燃燒成為柴油機發(fā)展的熱點和趨勢。柴油機預(yù)混合低溫燃燒技術(shù)因其在實現(xiàn)超低碳煙排放方面的潛力,成為實現(xiàn)高效清潔燃燒的重要手段之一。然而預(yù)混合低溫模式與傳統(tǒng)燃燒模式相比,呈現(xiàn)相異的燃燒特征,致使兩種模式下的碳煙生成特性呈現(xiàn)不同之處。隨著柴油機預(yù)混合低溫燃燒技術(shù)的進一步發(fā)展,新型燃燒模式下的碳煙生成特性亟需進行機理性探究。本文以發(fā)動機臺架試驗驗證為基礎(chǔ),利用CFD數(shù)值模擬研究的手段,在充分考慮新型燃燒模式下燃燒氛圍的復(fù)雜多變性對碳煙生成的影響的基礎(chǔ)上,通過對燃燒控制參數(shù)以及兩級噴射策略對預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性的影響研究,探究預(yù)混合低溫燃燒模式下的碳煙生成特性,主要工作及結(jié)論如下:(1)分析了預(yù)混合低溫燃燒和傳統(tǒng)燃燒模式下碳煙生成特性,結(jié)果表明兩種模式下燃燒過程和碳煙排放過程具有較大差異性,早噴策略下預(yù)混合低溫燃燒模式由于采用適時早噴耦合EGR,使得滯燃期較長,混合較為均勻,著火前缸內(nèi)當量比-溫度分布呈現(xiàn)集中且當量比較小趨勢,傳統(tǒng)燃燒模式下則呈現(xiàn)擴散趨勢且存在過濃區(qū)。且高EGR率下,缸內(nèi)燃燒溫度得到了較好控制,使得其較之傳統(tǒng)燃燒模式,取得更為低的碳煙排放。(2)分析了噴射正時、EGR率對柴油機預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性的影響。結(jié)果表明:適時早噴條件下,碳煙的生成和氧化量同時增加,且對碳煙的氧化作用占據(jù)主導(dǎo)作用,致使碳煙生成量降低。噴射過于提前,雖然可以有效抑制碳煙的生成和氧化,但是碳煙生成作用占據(jù)主導(dǎo)作用,碳煙反而有所上升。EGR率增大對碳煙的生成和氧化作用都起到抑制作用,對碳煙氧化的抑制作用起主導(dǎo)作用,使得碳煙生成增加。隨著EGR率的進一步增加,對碳煙生成的抑制作用起主導(dǎo)作用,使得碳煙生成有所降低。(3)分析了兩級噴射策略對預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性的影響。結(jié)果表明:隨著預(yù)噴正時的提前,C2H2和OH基生成上升,同時促進了碳煙的生成和氧化,但其對碳煙生成的促進作用占據(jù)主導(dǎo)作用,使得碳煙排放增加。隨著預(yù)噴正時進一步提前,OH基生成降低,對碳煙氧化反應(yīng)促進作用進一步減弱,碳煙排放進一步惡化;隨著預(yù)噴油量增加,乙炔和OH基生成上升,同時促進了碳煙的生成和氧化,但是對碳煙氧化的促進作用占據(jù)主導(dǎo)作用,使得碳煙排放降低。隨著預(yù)噴油量進一步增加,雖然碳煙成核和表面生長組分乙炔的生成降低,碳煙表面氧化組分OH基生成增加,其對生成促進作用占據(jù)主導(dǎo)作用,使得碳煙呈現(xiàn)上升的趨勢。預(yù)噴策略存在一個合適的預(yù)噴射正時以及預(yù)噴油量范圍,實現(xiàn)較低的碳煙排放;隨著主后噴正時間隔的增加,碳煙關(guān)聯(lián)組分呈現(xiàn)兩級變化,且后噴階段變化隨后噴正時的推遲而推遲。碳煙呈現(xiàn)先下降后上升趨勢;隨著后噴射油量的增加,碳煙關(guān)聯(lián)組分同樣呈現(xiàn)兩級變化,后噴階段變化幅度有所增大。碳煙呈現(xiàn)單調(diào)上升的趨勢。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 燃燒 排放 多次噴射
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 引言11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 新型燃燒模式的提出13-14
• 1.2.2 碳煙生成機理研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題的提出16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性數(shù)值模擬18-38
• 2.1 柴油機基本參數(shù)及網(wǎng)格建立18-20
• 2.2 數(shù)學(xué)模型20-27
• 2.3 燃燒過程參數(shù)定義27-30
• 2.4 模型驗證30-32
• 2.4.1 邊界條件30
• 2.4.2 臺架試驗30-31
• 2.4.3 模型驗證31-32
• 2.5 預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性數(shù)值模擬32-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 第三章 噴射正時及EGR對預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性影響38-51
• 3.1 噴射正時對碳煙生成的影響38-44
• 3.1.1 噴射正時對混合氣形成的影響39-41
• 3.1.2 噴射正時對燃燒過程的影響41
• 3.1.3 噴射正時對碳煙生成特性的影響41-44
• 3.2 EGR率對碳煙生成的影響44-50
• 3.2.1 EGR率對混合氣形成的影響45-46
• 3.2.2 EGR率對燃燒過程的影響46-47
• 3.2.3 EGR率對碳煙生成特性的影響47-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 第四章 兩級噴射對預(yù)混合低溫燃燒碳煙生成特性的影響51-63
• 4.1 預(yù)噴對碳煙生成的影響52-57
• 4.1.1 預(yù)噴正時對燃燒過程的影響52-53
• 4.1.2 預(yù)噴正時對碳煙生成特性的影響53-55
• 4.1.3 預(yù)噴油量對燃燒過程的影響55
• 4.1.4 預(yù)噴油量對碳煙生成特性的影響55-57
• 4.2 后噴對碳煙生成的影響57-62
• 4.2.1 后噴正時對燃燒過程的影響57-58
• 4.2.2 后噴正時對碳煙生成特性的影響58-59
• 4.2.3 后噴油量對燃燒過程的影響59-60
• 4.2.4 后噴油量對碳煙生成特性的影響60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 研究工作總結(jié)63-64
• 5.2 工作展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表的相關(guān)論文與專利70

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