重型柴油機(jī)低溫燃燒及燃燒路徑的研究.pdf

1、低溫燃燒(LTC)在中低負(fù)荷下具有實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒的潛力，成為研究焦點(diǎn)。燃燒全歷程提高混合速率的實(shí)現(xiàn)是新概念燃燒研究的核心?？刂聘變?nèi)燃燒溫度是實(shí)現(xiàn)低溫燃燒的關(guān)鍵所在。本文從缸內(nèi)狀態(tài)（溫度、密度和氧濃度）控制和燃油控制出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)清潔高效柴油燃燒過(guò)程為目標(biāo)，采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)新概念燃燒條件下影響混合率和化學(xué)反應(yīng)率的因素進(jìn)行了探索。得到以下主要結(jié)論：
　　增大充量密度，降低了全局燃氧當(dāng)量比，能有效地改善燃氧混合率，提高

2、化學(xué)反應(yīng)率，進(jìn)一步促進(jìn)了燃燒后期的混合速率，加快了燃燒后期的UHC氧化和CO向CO2轉(zhuǎn)化的程度，縮短燃燒持續(xù)期，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的指示熱效率。充量密度作為溫度、壓力、混合氣成分等的綜合因素，與廢氣再循環(huán)（EGR）一樣可以增加工質(zhì)的總熱容，降低缸內(nèi)平均溫度，有利于降低NOx排放，減少對(duì)高EGR率的依賴(lài)。進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)降低了有效壓縮比，能在最高缸壓不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的極限壓力時(shí)進(jìn)一步增加充量密度；進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)降低了壓縮溫度和燃燒溫度，有利于降低NOx排

3、放。但是，高充量密度帶來(lái)的高的氧氣質(zhì)量和快的燃燒速率會(huì)使得局部燃燒溫度過(guò)高，有利于生成NOx排放，因此必須輔以適當(dāng)?shù)腅GR率。降低氧濃度對(duì)NOx排放的作用高于提高充量密度?；诟叱淞棵芏?、適當(dāng)氧濃度和進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)三種技術(shù)，本文提出了高密度-低溫燃燒(HDensity-LTC)和燃燒路徑控制策略。高密度-低溫燃燒在實(shí)現(xiàn)低排放的同時(shí)，提高了指示熱效率，具有在歐5排放水平下取消或簡(jiǎn)化后處理器的潛力。
　　典型低溫燃燒采用大于60％的EGR

4、率，低于15%的氧濃度，能夠同時(shí)降低碳煙和NOx排放，但CO和UHC排放很高，燃燒效率低，指示熱效率低，只適用中低負(fù)荷。高EGR率抑制了燃燒溫度，有利于抑制碳煙生成，這是典型低溫燃燒降低碳煙排放的機(jī)理。高、滿(mǎn)負(fù)荷下，高充量密度增強(qiáng)了燃燒全程的混合速率，有利于降低碳煙的生成率和提高氧化率，從而實(shí)現(xiàn)超低碳煙排放。
　　單次噴油模式，噴油定時(shí)和EGR率可以控制著火延遲期和預(yù)混合氣的形成，從而控制燃燒放熱率。EGR可以推遲著火時(shí)刻，優(yōu)化混