【摘要】：活性控制壓燃(Reactivity Controlled Compression Ignition,RCCI)燃燒模式作為一種先進(jìn)的燃燒模式,其本質(zhì)是采用兩種理化性質(zhì)差異較大的燃料來(lái)形成具有活性分層的可燃混合氣,通過(guò)改變可燃混合氣的濃度和活性,可以對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行靈活控制,在具有較高熱效率的前提下還可降低發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(qiáng)的應(yīng)用前景。本研究從高壓共軌柴油機(jī)上應(yīng)用活性控制壓燃燃燒模式入手,通過(guò)將甲醇和柴油搭配作為一組燃料,均采用缸內(nèi)直噴的技術(shù)噴入燃燒室。本研究通過(guò)將甲醇與柴油搭配作為活性控制壓燃燃燒模式的反應(yīng)燃料,首先在數(shù)值模擬軟件中通過(guò)改變?nèi)剂系膿交毂壤?研究改變甲醇占能比對(duì)甲醇/柴油活性控制壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放性能的影響,然后通過(guò)改變甲醇、引燃柴油的噴射時(shí)刻和引燃柴油的噴射策略,探究發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放特性的變化趨勢(shì),并與純柴油機(jī)進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明:與純柴油機(jī)相比,甲醇占能比為50%,發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)最高燃燒壓力、壓力升高率峰值和缸內(nèi)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(shí)的NOx和SOOT排放之間的tradoff關(guān)系有所削弱;但是過(guò)大的甲醇占能比會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒粗暴度增大,影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放特性隨甲醇噴射時(shí)刻的變化并未表現(xiàn)出顯著的線性規(guī)律,在100°CA BTDC時(shí)噴射甲醇,可以在燃燒室內(nèi)形成活性和濃度最佳的甲醇預(yù)混合氣,此時(shí)的缸內(nèi)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(shí)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(shí)刻的滯后,燃燒室內(nèi)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(diǎn)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(dāng)提前引燃柴油的噴射時(shí)刻有益于降低污染物的排放量。引燃柴油采用預(yù)噴策略會(huì)對(duì)燃燒室內(nèi)的燃燒壓力、壓力升高率和缸內(nèi)溫度曲線的形貌產(chǎn)生明顯的影響,隨著引燃柴油預(yù)噴時(shí)刻的提前,燃燒室內(nèi)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(diǎn)逐步提前,SOOT和NOx排放量均低于未采用預(yù)噴策略時(shí)的排放量。隨著引燃柴油主噴時(shí)刻的推遲,燃燒室內(nèi)的最高壓力呈現(xiàn)三個(gè)峰值,由活塞壓縮所導(dǎo)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(yù)噴策略可以適當(dāng)?shù)膶⒅鲊姇r(shí)刻有所推遲,但是過(guò)于推遲的主噴時(shí)刻會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒效率降低,污染物排放量升高。引燃柴油采用預(yù)噴策略可以使缸內(nèi)燃燒變得柔和,可以有效的改善發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx和SOOT排放,而且不會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)指示熱效率的明顯降低。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK421.2

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