【摘要】：隨著全球環(huán)境污染和能源短缺的日益嚴重,發(fā)展發(fā)動機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,來實現(xiàn)清潔高效的燃燒。高活性燃料噴油定時(Start of injection,SOI)、進氣壓力(Intake pressure,IP)、低活性燃料預混比(Premixed ratio,PR)和循環(huán)能量(Cycle energy,CE)會影響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條件下進行RCCI燃燒的試驗研究。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RCCI燃燒排放特性的影響。研究結(jié)果表明:(1)對于SOI與IP的耦合作用對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的產(chǎn)生。IP的增加能夠促進著火。隨著SOI的提前,IP對著火的影響作用增加。對于高溫放熱過程,在SOI位于上止點附近時,IP的增加會抑制高溫放熱,使放熱率減小;隨著SOI的提前,IP的增加對高溫放熱的消極作用減小。IP增加導致缸內(nèi)氣體熱容增加,從而導致缸內(nèi)溫度降低。IP的增加導致的缸內(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HC和CO排放的影響作用逐漸減小,對NOx排放的影響作用逐漸增加。IP的增加促進了核態(tài)顆粒物粒徑的增加,促進了聚集態(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)對于在不同PR條件下SOI與IP的耦合作用對燃燒排放特性的影響研究,分析得出:隨著PR的減小,IP的增加對冷焰反應、著火和高溫燃燒的促進作用增強。隨著PR的減小和SOI的推遲,IP的增加對高溫燃燒的促進作用增強。隨著PR的減小和SOI的推遲,IP對HC和CO的影響作用減小;隨著PR的減小和SOI的提前,IP對NOx排放的影響作用增加。隨著PR的變化,SOI與IP的耦合作用對顆粒物排放的影響作用發(fā)生了復雜的變化。(3)對于在不同CE條件下SOI與IP的耦合作用對燃燒排放特性的影響研究,分析得出:隨著CE的增加,IP的增加對冷焰反應的促進作用減弱。隨著CE的增加,IP對著火的影響作用減弱,對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HC排放影響作用大幅減小。SOI位于上止點附近時,IP對CO的影響作用隨著CE的增加而增強;SOI遠離上止點時,該影響作用隨著CE的增加而減弱。隨著CE的增強,IP對NOx的影響作用增強。對于顆粒物排放,在不同CE下,SOI與IP的耦合影響作用發(fā)生了復雜的變化。
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：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用。1983 年，威斯康星大學麥迪遜分校機械工程系的 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 HCCI燃燒的燃燒過程進行控制。首先，HCCI 主要受化學動力學的影響，很難實現(xiàn)對著火時刻和燃燒相位的控制；其次，HCCI 燃燒燃燒速度過快，無法對其放熱率進行控制[9]。過于集中的放熱導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，燃料與空氣混合時間不能太短。為了著火時刻、燃燒相位以及燃燒速度進行控制，從而向更大負荷拓展，燃料與空氣的混合時間不能太長。鑒于此，一些學者提出了部分預混燃燒(Partially Premixed Combustion, PPC)的研究。日產(chǎn)公司的 Shuji Kimura 等人[10]通過對柴油發(fā)動機燃燒排放的試驗研究，提出了一

圖 4 影響燃燒的因素對廢氣排放和熱效率的影響 Effects of Each Combustion Factor on Exhaust Emissions and Thermal Eff學的 Christof Noehre 等人[11]在柴油發(fā)動機上進行了 PPC 燃燒的發(fā)動機轉(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，主要是因為柴油活性較高，滯燃期較短。油著火滯燃期，從而提高柴油與空氣的混合時間。為了增加柴油需要使柴油噴油定時提前，但是柴油揮發(fā)性較差，過于提前的噴壁。采用低活性燃料進行 PPC 燃燒能夠提高滯燃期，增加燃料與對高 EGR 率的需求。常見的低活性燃料，如汽油、甲醇、乙醇，噴油定時較早時不容易產(chǎn)生濕壁。

【相似文獻】

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1 Mitsubishi ,Jidosha ,Kogyo ,Kabushiki ,Kaisha ,陳永鍇;新式噴油泵及其調(diào)整方法[J];車用發(fā)動機;1988年06期

2 張世康;柴油機的啟動故障及其判斷[J];石油機械;1988年02期

3 張育華,胡國棟;柴油機噴油定時微電腦優(yōu)化實時控制系統(tǒng)的研制[J];內(nèi)燃機工程;1988年01期

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)動機;1989年02期

5 陳德福,葉綱宣,劉耀庭,鐘鴻煒,周光巖,陳彬;車用柴油機電子控制噴油定時系統(tǒng)的研制[J];內(nèi)燃機工程;1990年01期

6 黃銀娣;楊宏偉;;日產(chǎn)柴油機電控噴油定時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維修(待續(xù))[J];汽車維護與修理;1998年12期

7 吳學舜;劉智;韓志強;;混合氣濃度與噴油定時耦合對柴油機排放物和熱效率的影響[J];中國科技論文;2019年01期

8 A.Tenshoh,姚振卿;高速柴油機的電子噴油定時控制裝置[J];車用發(fā)動機;1984年01期

9 蔣瀟;;柴油機噴油定時的檢查與調(diào)整[J];江蘇船舶;2006年02期

10 花彩虹;賈正宇;;噴油定時對柴油機經(jīng)濟性和排放的影響[J];科技資訊;2008年20期

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2 羅麗;徐斌;吳健;馬志豪;王戰(zhàn)成;;噴油提前角對燃用生物柴油發(fā)動機性能的影響[A];高等學校工程熱物理第十九屆全國學術(shù)會議論文集[C];2013年

3 趙洪江;;電控組合泵柴油機達歐Ⅲ排放的性能優(yōu)化方向[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2007年

4 馬忠科;;MAN L3240(TIERII)柴油機VIT技術(shù)的介紹及應用研討[A];第七屆長三角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

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7 李蘇琪;點燃式重油發(fā)動機混合氣形成與燃燒過程的研究[D];北京交通大學;2015年

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9 賈倩倩;小型航空二沖程直噴汽油活塞發(fā)動機燃油噴射及燃燒特性的研究[D];北京交通大學;2014年

10 譚文政;缸內(nèi)直噴汽油機工作過程三維數(shù)值模擬[D];大連理工大學;2010年

本文編號：2720154