低溫燃燒模式重載壓燃發(fā)動機先進控制策略的優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2022-05-08 10:01
壓燃式發(fā)動機具有熱效率高、動力性強等優(yōu)點,然而其傳統(tǒng)的擴散燃燒模式往往會產(chǎn)生大量氮氧化物（NOx）和碳煙（soot）排放。當前,在能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下,節(jié)能、減排成為當前內(nèi)燃機發(fā)展的必然趨勢。低溫燃燒（LTC）模式的提出極大改善了傳統(tǒng)壓燃式發(fā)動機（或傳統(tǒng)柴油機）的性能。但是,其在寬廣負荷內(nèi)穩(wěn)定運行仍然存在挑戰(zhàn)。本文基于兩種典型的低溫燃燒模式,即預混壓燃（PCCI）和反應活性控制壓燃（RCCI）模式,探究了可變氣門正時（VVT）、可變壓縮比（VCR）以及多次噴油等先進控制策略對于改善PCCI或RCCI發(fā)動機性能的潛力。借助遺傳算法的優(yōu)化計算,提出了全負荷工況范圍內(nèi)的高效、清潔以及可穩(wěn)定運行的優(yōu)化控制策略。全面探究了關鍵運行參數(shù)對于燃燒和排放特性的影響,并深入分析了不同策略之間的協(xié)同控制機制�；跓崃W第一定律和第二定律開展了能量分析,揭示了運行參數(shù)對能量利用的影響規(guī)律。另外,基于LTC燃燒模式,針對不同負荷工況,對各控制策略進行了系統(tǒng)、全面的比較和評估。（1）以降低燃油消耗率、NOx和碳煙排放為目標,對柴油PCCI燃燒模式耦合VVT策略在不同負荷下進行了優(yōu)化計算。優(yōu)化結果表明,...
【文章頁數(shù)】：183 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１本文主體框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
?算后，將結果返回ＫＩＶＡ，進行缸內(nèi)流動的計算，如此循環(huán)迭代，直到計算終止，詳細??計算流程見圖２．１。??本文涉及的燃料主要為柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的計算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分別表征柴油燃料的物理和化學特性［＾，??１４１］，同時采用異辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）來表征汽油燃料的物理和化學特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］構建燃料的化學反應機理，其主體思想是將氧化機理按照碳??原子數(shù)分為三部分：１）用于預測火焰?zhèn)鞑ズ头艧崧实脑敿殻保蓿玻ǎ海埃ǎ海弊訖C理；２）用于預??測燃料消耗和滯燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理；３）起過渡作用的Ｃ２－Ｃ３子機理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子機理的規(guī)模本身很小，同時簡化的Ｃ２－Ｃ３子機理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理有效的減少了組??分數(shù)目，從而降低了燃料氧化機理的整體規(guī)模，提高了計算效率。通過對反應速率常數(shù)??的優(yōu)化，簡化的骨架機理可以準確的預測燃料在低溫燃燒中模式（ＬＴＣ）的化學反應特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法構建的正庚烷和異辛烷骨架機理來描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的著火和燃燒過程
?算后，將結果返回ＫＩＶＡ，進行缸內(nèi)流動的計算，如此循環(huán)迭代，直到計算終止，詳細??計算流程見圖２．１。??本文涉及的燃料主要為柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的計算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分別表征柴油燃料的物理和化學特性［＾，??１４１］，同時采用異辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）來表征汽油燃料的物理和化學特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］構建燃料的化學反應機理，其主體思想是將氧化機理按照碳??原子數(shù)分為三部分：１）用于預測火焰?zhèn)鞑ズ头艧崧实脑敿殻保蓿玻ǎ海埃ǎ海弊訖C理；２）用于預??測燃料消耗和滯燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理；３）起過渡作用的Ｃ２－Ｃ３子機理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子機理的規(guī)模本身很小，同時簡化的Ｃ２－Ｃ３子機理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理有效的減少了組??分數(shù)目，從而降低了燃料氧化機理的整體規(guī)模，提高了計算效率。通過對反應速率常數(shù)??的優(yōu)化，簡化的骨架機理可以準確的預測燃料在低溫燃燒中模式（ＬＴＣ）的化學反應特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法構建的正庚烷和異辛烷骨架機理來描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的著火和燃燒過程
【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽油/柴油雙燃料高比例預混壓燃燃燒與排放的試驗[J]. 馬帥營,堯命發(fā),童來會,鄭尊清. 內(nèi)燃機學報. 2012(01)
[2]柴油機燃燒的新發(fā)展——熱預混合近似等壓燃燒[J]. 胡國棟,許鋒. 柴油機. 1990(03)
[3]柴油機燃燒的新發(fā)展——熱預混合近似等壓燃燒[J]. 胡國棟,許鋒. 車用發(fā)動機. 1989(05)
博士論文
[1]基于解耦法的柴油和生物柴油表征燃料骨架反應機理研究[D]. 常亞超.大連理工大學 2016
[2]汽油/柴油雙燃料高預混合低溫燃燒技術應用基礎研究[D]. 馬帥營.天津大學 2013
[3]廣義RNG湍流模型及其在柴油機低溫燃燒模擬中應用的研究[D]. 王寶林.湖南大學 2012
本文編號：3651447
【文章頁數(shù)】：183 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１本文主體框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
?算后，將結果返回ＫＩＶＡ，進行缸內(nèi)流動的計算，如此循環(huán)迭代，直到計算終止，詳細??計算流程見圖２．１。??本文涉及的燃料主要為柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的計算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分別表征柴油燃料的物理和化學特性［＾，??１４１］，同時采用異辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）來表征汽油燃料的物理和化學特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］構建燃料的化學反應機理，其主體思想是將氧化機理按照碳??原子數(shù)分為三部分：１）用于預測火焰?zhèn)鞑ズ头艧崧实脑敿殻保蓿玻ǎ海埃ǎ海弊訖C理；２）用于預??測燃料消耗和滯燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理；３）起過渡作用的Ｃ２－Ｃ３子機理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子機理的規(guī)模本身很小，同時簡化的Ｃ２－Ｃ３子機理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理有效的減少了組??分數(shù)目，從而降低了燃料氧化機理的整體規(guī)模，提高了計算效率。通過對反應速率常數(shù)??的優(yōu)化，簡化的骨架機理可以準確的預測燃料在低溫燃燒中模式（ＬＴＣ）的化學反應特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法構建的正庚烷和異辛烷骨架機理來描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的著火和燃燒過程
?算后，將結果返回ＫＩＶＡ，進行缸內(nèi)流動的計算，如此循環(huán)迭代，直到計算終止，詳細??計算流程見圖２．１。??本文涉及的燃料主要為柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的計算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分別表征柴油燃料的物理和化學特性［＾，??１４１］，同時采用異辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）來表征汽油燃料的物理和化學特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］構建燃料的化學反應機理，其主體思想是將氧化機理按照碳??原子數(shù)分為三部分：１）用于預測火焰?zhèn)鞑ズ头艧崧实脑敿殻保蓿玻ǎ海埃ǎ海弊訖C理；２）用于預??測燃料消耗和滯燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理；３）起過渡作用的Ｃ２－Ｃ３子機理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子機理的規(guī)模本身很小，同時簡化的Ｃ２－Ｃ３子機理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子機理有效的減少了組??分數(shù)目，從而降低了燃料氧化機理的整體規(guī)模，提高了計算效率。通過對反應速率常數(shù)??的優(yōu)化，簡化的骨架機理可以準確的預測燃料在低溫燃燒中模式（ＬＴＣ）的化學反應特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法構建的正庚烷和異辛烷骨架機理來描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的著火和燃燒過程
【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽油/柴油雙燃料高比例預混壓燃燃燒與排放的試驗[J]. 馬帥營,堯命發(fā),童來會,鄭尊清. 內(nèi)燃機學報. 2012(01)
[2]柴油機燃燒的新發(fā)展——熱預混合近似等壓燃燒[J]. 胡國棟,許鋒. 柴油機. 1990(03)
[3]柴油機燃燒的新發(fā)展——熱預混合近似等壓燃燒[J]. 胡國棟,許鋒. 車用發(fā)動機. 1989(05)
博士論文
[1]基于解耦法的柴油和生物柴油表征燃料骨架反應機理研究[D]. 常亞超.大連理工大學 2016
[2]汽油/柴油雙燃料高預混合低溫燃燒技術應用基礎研究[D]. 馬帥營.天津大學 2013
[3]廣義RNG湍流模型及其在柴油機低溫燃燒模擬中應用的研究[D]. 王寶林.湖南大學 2012
本文編號：3651447
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