高速柴油機正丁醇-柴油混合燃料低溫燃燒研究.pdf

1、柴油機低溫燃燒通常是采用大比例的EGR廢氣,來降低缸內(nèi)燃燒溫度,達到同時降低NOx和碳煙排放的目的,解決傳統(tǒng)燃燒NOx和碳煙排放此消彼長的問題。然而,過大的EGR率會導(dǎo)致燃燒惡化,燃油經(jīng)濟性變差,燃燒效率降低,HC排放增加等問題。在柴油中摻混正丁醇燃料,能夠減小混合燃料的十六烷值,延長滯燃期,使燃油與空氣有充足的時間混合均勻,顯著降低缸內(nèi)燃燒溫度。因此,本文在中等EGR率工況下,通過摻混較大比例的正丁醇來實現(xiàn)低溫燃燒,采用試驗和數(shù)值模擬

2、的方法研究不同參數(shù)對高速柴油機低溫燃燒的燃燒和排放特性的影響規(guī)律。
　　首先,通過發(fā)動機臺架試驗,在不同正丁醇摻混比例和EGR率工況下,研究噴油策略(包括主噴正時、噴油壓力和預(yù)噴)對高速柴油機正丁醇-柴油混合燃料低溫燃燒的燃燒和排放特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明,隨主噴正時的提前,缸內(nèi)壓力峰值、最大壓力升高率和放熱率峰值升高,NOx排放升高,碳煙排放先升高后降低;隨噴油壓力的提高,缸內(nèi)壓力和放熱率的峰值升高,放熱重心提前,NOx排放升高

3、,碳煙排放降低;隨預(yù)噴正時的提前,缸內(nèi)壓力峰值降低,最大壓力升高率升高,預(yù)噴燃油放熱率峰值減小,主噴燃油放熱率峰值升高,NOx和碳煙排放均降低;隨預(yù)噴油量的增加,缸內(nèi)壓力峰值升高,預(yù)噴燃油放熱率峰值升高,主噴燃油放熱率峰值降低,放熱重心提前,NOx排放升高,碳煙排放先降低后升高。此外,隨正丁醇比例的增加,最大壓力升高率升高,放熱重心提前,碳煙和NOx排放降低,且 NOx排放受主噴正時的影響程度減小;隨 EGR率的增大,最大壓力升高率降低

4、,碳煙排放升高,NOx排放降低,且噴油壓力對NOx排放的影響程度減小。
　　其次,應(yīng)用AVL-FIRE軟件建立三維數(shù)值模型,并耦合CHEMKIN,以正庚烷-正丁醇-多環(huán)芳香烴-甲苯簡化機理作為正丁醇-柴油混合燃料低溫燃燒的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)機理,研究正丁醇摻混比例、EGR率、噴油正時和預(yù)噴正時對高速柴油機正丁醇-柴油混合燃料低溫燃燒 NO、NO2和碳煙前驅(qū)物苯(A1)、萘(A2)、菲(A3)和芘(A4)的生成機理的影響。結(jié)果表明,隨正

5、丁醇摻混比例的增加,NO、NO2和碳煙前驅(qū)物各組分的生成時刻滯后,NO和碳煙前驅(qū)物各組分缸內(nèi)最終生成量減少,NO2缸內(nèi)最終生成量先增加后減少;隨EGR率的增大,NO、NO2和碳煙前驅(qū)物各組分的生成時刻滯后,NO和NO2缸內(nèi)最終生成量減少,不同的正丁醇摻混比例,碳煙前驅(qū)物各組分缸內(nèi)最終生成量變化趨勢不同;隨噴油正時的提前,NO、NO2和碳煙前驅(qū)物各組分生成時刻提前,NO缸內(nèi)最終生成量增加,NO2、A1、A2缸內(nèi)最終生成量減少,A3、A4缸