缸内直喷甲醇发动机喷射策略对燃烧及排放影响的仿真研究

缸内直喷甲醇发动机喷射策略对燃烧及排放影响的仿真研究

作者:师大云端图书馆 时间:2020-01-22 分类:参考文献 喜欢:1382
师大云端图书馆

【摘要】随着化石燃料的需求不断增加,能源危机和环境污染已经成为了本世纪人们最关注的两大问题。为了寻找一种既高效又清洁的燃料人们进行了大量的科学研究。甲醇(CH3OH)以其独特的性质被认为具是有巨大潜力的代用燃料。与汽油和柴油相似的理化特性使得在甲醇运输、燃料的贮存和使用方面不需要做特殊变动。并且甲醇以其较高的辛烷值,良好的抗爆性,较高的汽化潜热和较强稀薄燃烧能力,使得人们对甲醇和缸内直喷发动机优良性能的结合产生了浓厚的研究兴趣。本文通过利用AVL-FIRE仿真软件,在原有的三维模型基础上进行了动网格划分,通过发动机台架试验对模型边界参数进行设置,并对模型进行了可行性验证。通过在理论空燃比和稀薄燃烧两种模式下,改变不同的点火时刻、喷油比例和第二次喷油比例,对缸内直喷甲醇发动机喷射策略对燃烧及排放的影响进行了仿真研究,得到以下结论:(1)在理论空燃比下,点火时刻对缸内混合气的形成、燃烧及排放有很大的影响。随着点火时刻的推迟缸内平均压力会降低;缸内平均温度的峰值降低,NO的生成量会变小,Soot的生成量会变大。(2)在理论空燃比下,两次喷油对缸内混合气的形成、燃烧及排放有很大的影响。随着喷油比例的增大缸内平均温度的峰值增大,NO的生产量变大,Soot的生成量会变小。(3)在理论空燃比下,第二次喷油时刻对缸内混合气的形成、燃烧及排放的影响较小。随着第二次喷油时刻的推迟,缸内平均压力降低,缸内平均温度的变化很小,NO的生成量降低,Soot的生成量变大。(4)在理论空燃比下,通过两次喷射策略与进气冲程喷射的一次喷射策略对比,NO的生成量降低了近40%,而缸压要比一次喷射的低4%,Soot的生成量要比一次喷射策略的高很多。(5)在稀薄燃烧模式下,点火时刻对发动机的缸内平均压力、放热率影响比较大,随着点火时刻的推迟缸内平均压力会降低;缸内平均温度的峰值降低,NO的生成量会变小,Soot的生成量会变大。稀薄燃烧时缸内混合气整体浓度较低,导致在燃烧时,缸内火焰的传播速度降低,为了使发动机能工作平稳,须将点火时刻适当提前,比在λ=1时最佳点火时刻由17°CABTDC提前到了23°CABTDC。(6)在稀薄燃烧模式下随着喷油比例的增大缸内平均压力不断增大;缸内平均温度的峰值增大,NO的生产量变大,Soot的生成量会变小。缸内气体流动要比理论空燃比模式下的缸内气体流动要强,稀薄燃烧时,两次向缸内喷入的燃油质量变少,从喷油嘴喷出的油束对缸内气体流动的影响变小。(7)在稀薄燃烧的模式下,两次喷射策略要比只在压缩冲程喷射的一次喷射,缸压降低了3.6%;NO的生成量升高了近30%;Soot的生成量降低了50多倍。
【作者】姜成泽;
【导师】于秀敏;
【作者基本信息】吉林大学,工程热物理,2014,硕士
【关键词】缸内直喷甲醇发动机;喷射策略;燃烧;排放;模拟;

【参考文献】
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