正丁醇-汽油發(fā)動(dòng)機(jī)低溫燃燒特性的模擬研究.pdf

1、正丁醇-汽油混合燃料中正丁醇摻混比例對(duì)正丁醇-汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的均質(zhì)充量壓縮著火(HCCI)燃燒有很大的影響。使用正丁醇時(shí)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)最大放熱率大是限制其負(fù)荷上限的重要原因。因此,控制放熱速率是正丁醇-汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵。為此,本研究利用三維CFD耦合正丁醇-汽油混合燃料骨架化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的模擬方法,研究了正丁醇體積分?jǐn)?shù)分別為0％,30%和48%的正丁醇-汽油混合燃料在不同混合氣形成方式下發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣組分和溫度分布及其對(duì)正丁醇-

2、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)低溫燃燒的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下:
　　在進(jìn)氣道內(nèi)形成正丁醇-汽油均勻混合氣條件下,隨著混合燃料中正丁醇摻混比例增加,正丁醇-汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻逐漸提前,燃燒持續(xù)期逐漸縮短,最大壓力升高率逐漸增加。
　　在進(jìn)氣道噴射汽油形成均質(zhì)混合氣,缸內(nèi)噴射正丁醇的混合氣方式下,處于缸內(nèi)燃油濃度最高區(qū)域和溫度最高區(qū)域之間的混合氣首先著火燃燒。在噴油量和正丁醇比例一定時(shí),推遲正丁醇噴油時(shí)刻,缸內(nèi)混合氣分層程度加大,發(fā)動(dòng)機(jī)著

3、火時(shí)刻逐漸推遲,燃燒持續(xù)期逐漸延長(zhǎng)。在正丁醇體積分?jǐn)?shù)為48%時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻、燃燒持續(xù)期和最大壓力升高率對(duì)正丁醇直噴時(shí)刻更為敏感。
　　在進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟條件下噴油時(shí),與進(jìn)氣道對(duì)稱(chēng)噴油相比,進(jìn)氣道不對(duì)稱(chēng)噴油方式顯著地改變發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃油和溫度分布,使得發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻推遲,燃燒持續(xù)期延長(zhǎng),最大壓力升高率和氣缸最大爆發(fā)壓力降低。隨著正丁醇摻混比例的增加,不對(duì)稱(chēng)噴油方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻的作用減小,但對(duì)燃燒持續(xù)期的影響增大。此外,不對(duì)稱(chēng)噴油方式

4、能在一定程度上降低大正丁醇摻混比例時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大壓力升高率和氣缸最大爆發(fā)壓力增加的趨勢(shì)。
　　對(duì)于正丁醇-汽油混合燃料,采用缸內(nèi)單次噴油時(shí),隨著混合燃料中正丁醇摻混比例增加,發(fā)動(dòng)機(jī)最大放熱速率和最大壓力升高率逐漸增加。缸內(nèi)兩次噴油能改變發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣溫度和組分分布,顯著影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程。第二次噴油比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)放熱過(guò)程的調(diào)控作用比改變第二次噴油時(shí)刻的大;采用兩次噴油方式時(shí)有利于控制高正丁醇摻混比例下發(fā)動(dòng)機(jī)的最大壓升率;隨著混