基于單區(qū)模型的HCCI燃燒特性模擬研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)自誕生150多年以來,憑借其優(yōu)異的性能一直占據(jù)著主流動力機(jī)械的地位。然而隨著低碳環(huán)保理念不斷深入人心,人們對內(nèi)燃機(jī)的排放性和經(jīng)濟(jì)性提出了更加苛刻的要求,加之新能源汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步,使傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。進(jìn)入新世紀(jì),一種新型內(nèi)燃機(jī)燃燒理論均質(zhì)壓燃(HCCI)技術(shù)因可同時提高經(jīng)濟(jì)性和排放性而逐漸受到重視,但是由于該種燃燒方式受化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制,其燃燒控制困難,工作范圍狹窄。本文采用模擬的方法來探索HCCI燃燒規(guī)律

2、,尋找將其實(shí)用化的方法。
　　本文首先歸納和總結(jié)了實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒的方法,結(jié)合課題組的技術(shù)條件,采用負(fù)氣門重疊角策略來實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒。針對負(fù)氣門重疊角策略的需要,也為了方便同其他內(nèi)部EGR策略進(jìn)行對比,設(shè)計(jì)了一款新型可變氣門升程機(jī)構(gòu)(CVVL),并用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行了校核,之后通過該模型輸出了不同相位、周期和升程的氣門曲線。
　　為了能夠?qū)CCI燃燒進(jìn)行仿真模擬,使用AVL-Boost與CHEMK

3、IN軟件進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)算,建立了零維單區(qū)耦合簡化化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理的HCCI燃燒模型,模型中所耦合的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理借用了YoungchulRa等人建立的簡化機(jī)理,經(jīng)計(jì)算證明該機(jī)理適合于本機(jī)的計(jì)算。
　　本文以HCCI燃燒仿真平臺為基礎(chǔ),研究了負(fù)氣門重疊角、壓縮比、氣門升程、轉(zhuǎn)速等對HCCI發(fā)動機(jī)的燃燒和換氣過程的影響。通過仿真計(jì)算得出了在本樣機(jī)的條件下的一些結(jié)論:通過改變負(fù)氣門重疊角的大小,可以改變EGR率,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷控制;改

4、變壓縮比可以實(shí)現(xiàn)對燃燒時間的控制,增大壓縮比可以拓展發(fā)動機(jī)低負(fù)荷工況,但受工作粗暴影響,對發(fā)動機(jī)高負(fù)荷拓展能力有限;在得到相同的IMEP的情況下,合理增大發(fā)動機(jī)的氣門升程可以獲得更小的壓力升高率,有利于拓展大負(fù)荷工況;轉(zhuǎn)速對HCCI發(fā)動機(jī)工作范圍的影響顯著,轉(zhuǎn)速為1000rpm時,壓力升高率大,限制大負(fù)荷范圍的擴(kuò)展,轉(zhuǎn)速為4000rpm時,負(fù)荷的變化幅度較小,受失火限制,向低負(fù)荷方向拓展范圍困難;采用進(jìn)排氣門升程不相等的負(fù)重疊角策略,具