燃料在線改質(zhì)模擬和均質(zhì)壓燃試驗研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,國內(nèi)汽車的保有量迅速增加。汽車的動力裝置主要是內(nèi)燃機,內(nèi)燃機同時也面臨著節(jié)能和環(huán)保的雙重挑戰(zhàn),但是這些挑戰(zhàn)有利于促進汽車技術的進步,促進新一代節(jié)能、低排放發(fā)動機的出現(xiàn)。
　　 均質(zhì)壓燃(HCCI,Homogeneous Charge Compression Ignition)是一種新的燃燒方式,它是預混混合氣在壓縮過程中溫度升高達到自燃溫度以后發(fā)生的燃燒現(xiàn)象,它能夠大量降低 NOx和顆粒物排放,燃料來源廣

2、泛,因此成為內(nèi)燃機領域研究的熱點。
　　 本文首先闡述甲醇、乙醇和烴類燃料的化學反應機理,并對乙醇燃料在線改質(zhì)對HCCI燃燒的影響進行模擬。其次介紹對一臺 CT2100柴油發(fā)動機進行改造,使之成為HCCI發(fā)動機試驗平臺,在此平臺上研究了相關參數(shù)對醇類燃料(甲醇和乙醇)和汽油HCCI燃燒特性、排放、熱效率和運行范圍的影響。本文的主要創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)應用 CHEMKIN軟件的IC Engine模塊對乙醇燃料在線改

3、質(zhì)進行模擬,模擬結果表明,隨著改質(zhì)氣比例的增加,峰值壓力增加,其對應的曲軸轉角提前,指示熱效率提高。隨著改質(zhì)氣進入氣缸的相位逐漸接近上止點,HCCI燃燒始點逐漸推后。
　　 (2)對三種燃料的氧化機理研究表明,在甲醇和乙醇的燃燒過程中 OH、CO、H和O都扮演著重要的角色,對反應速率和燃燒速度有著重要的影響。
　　 (3)HCCI試驗平臺的建立,主要包括:進氣、排氣系統(tǒng)的設計和改制,燃油系統(tǒng)的設計和冷卻系統(tǒng)的改造。在試驗

4、平臺上進行的試驗結果表明試驗平臺的設計是成功的,是可行的。
　　 (4)試驗表明,隨著進氣溫度的升高,三種燃料峰值壓力和峰值溫度升高,燃燒始點提前,CA50所對應的曲軸轉角提前,燃燒持續(xù)期縮短,HC和 CO排放下降,甲醇和乙醇的HC和 CO排放對進氣溫度的變化較為敏感。λ增大以后,缸內(nèi)的壓力和溫度下降,三種燃料的燃燒始點滯后,CA50所對應的曲軸轉角滯后,燃燒持續(xù)期變長,NOx排放減小,HC和 CO的排放增加,其中甲醇的HC排放

5、在三者中是最小的。
　　 (5)試驗表明,冷卻液溫度升高,三種燃料的CA50顯著提前,HC和 CO的排放減少,醇類燃料的NOx排放都有輕微的增長。
　　 (6)三種燃料的HCCI試驗表明,汽油的峰值壓力最高,乙醇次之,甲醇最低。峰值壓力隨著辛烷值的增大下降,辛烷值變大燃燒持續(xù)期變長。
　　 (7)HCCI運行范圍需要采用循環(huán)變動系數(shù)和最大壓力升高率兩個參數(shù)確定。汽油和乙醇 HCCI運行范圍受循環(huán)變動和最大壓力升高