本文關鍵詞：基于RCCI燃燒方式的柴油機性能試驗及仿真研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,能源與環(huán)境問題變得越來越突出,柴油機排放標準的日趨嚴格和動力性能要求的日益提高,需要改善發(fā)動機燃燒效率并且減少柴油機排放污染物。為了實現(xiàn)這個目標,本文通過模擬計算與試驗兩個部分,利用燃油反應活性控制壓燃技術(RCCI)研究了預混合汽油比例以及EGR率對發(fā)動機燃燒特性的影響。在模擬方面,本文采用三維CFD軟件耦合化學反應動力學機理建立了數(shù)值模型,對RCCI燃燒特性和排放污染物做了計算和分析,將汽油用異辛烷替代,柴油用正庚烷替代,改變了汽油比例,進氣氧濃度和噴油壓力。結(jié)果表明在1400轉(zhuǎn)/分,16mg當量循環(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受到在燃燒室邊緣的淬熄效應和縫隙效應產(chǎn)生更多的THC。隨著氧濃度的降低,燃燒溫度降低,反應物活性減弱,滯燃期增加,xNO排放濃度減少;碳煙不能及時氧化而排放濃度升高。噴油壓力增高使得燃油動能增大,缸壓升高。在試驗方面,以一臺單缸柴油機為基礎,通過對進氣道噴射汽油與空氣預混合,缸內(nèi)直噴柴油引燃,利用汽油高辛烷值、低十六烷值的特點改善燃油反應活性。在小負荷的工況下,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)動機熱效率能夠維持在柴油機水平。在大負荷工況下,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)動機工作粗暴,使用一定比例的EGR能夠降低發(fā)動機溫度,降低缸內(nèi)壓力的峰值和壓力升高率。試驗和模擬均表明RCCI燃燒能有效降低xNO和碳煙的排放。
【關鍵詞】：反應活性 低溫燃燒 汽油比例 排放
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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)燃機排放污染物的控制技術10-14
• 1.3 內(nèi)燃機缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬14-17
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容及意義17-19
• 2 柴油機燃燒過程計算模型和理論方法19-31
• 2.1 柴油機的燃燒模型19-20
• 2.2 柴油機燃燒過程計算模型和控制方程20-22
• 2.3 湍流模型22-24
• 2.4 燃油噴霧混合模型24-28
• 2.5 燃燒化學反應動力學模型28-29
• 2.6 排放模型29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 3 RCCI燃燒方式的柴油機燃燒試驗臺架結(jié)構(gòu)參數(shù)31-36
• 3.1 RCCI燃燒方式的柴油機臺架結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 試驗臺架所用發(fā)動機主要參數(shù)32-33
• 3.3 試驗臺架所用噴油系統(tǒng)主要參數(shù)33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 RCCI燃燒方式的柴油機燃燒計算模型的建立和驗證36-44
• 4.1 模擬所用軟件簡介36
• 4.2 柴油機模型的建立及網(wǎng)格劃分36-38
• 4.3 求解器與計算模型的參數(shù)設置38-42
• 4.4 數(shù)值計算模型的驗證42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 RCCI燃燒方式的柴油機缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬仿真44-69
• 5.1 汽油比例對RCCI燃燒與排放影響的模擬計算44-52
• 5.2 EGR率對RCCI燃燒與排放影響的模擬計算52-61
• 5.3 柴油噴油壓力對RCCI燃燒與排放影響的模擬計算61-66
• 5.4 模擬和試驗對比66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 6 RCCI燃燒方式的柴油機試驗研究69-88
• 6.1 汽油比例對RCCI燃燒特性的影響69-78
• 6.2 汽油比例對RCCI排放特性的影響78-80
• 6.3 汽油比例對RCCI燃燒效率和指示熱效率的影響80-81
• 6.4 EGR率對燃燒特性的影響81-85
• 6.5 EGR率對排放特性的影響85-86
• 6.6 EGR率對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92-96
• 在學期間發(fā)表的學術論文96

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