汽油機(jī)使用甲醇汽油混合燃料的燃燒和排放仿真及試驗(yàn)研究.pdf

1、甲醇汽油混合燃料作為發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料，雖然可以緩解我國(guó)目前石油資源短缺問題，但甲醇組分的加入使得非常規(guī)排放污染物大大提升，其危害程度不容忽視。本課題研究基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——“汽油機(jī)燃用醇類汽油混合燃料時(shí)非常規(guī)排放污染物生成機(jī)理及控制優(yōu)化研究”，目標(biāo)在于通過數(shù)值仿真及臺(tái)架試驗(yàn)，研究汽油機(jī)直接燃用不同比例甲醇汽油混合燃料時(shí)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放特性，并通過改動(dòng)汽油機(jī)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
　　 首先，在發(fā)動(dòng)機(jī)未做任何改動(dòng)的情況下，

2、進(jìn)行不同比例甲醇汽油混合燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。采用AVL-FTIR傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)量其排放成分。結(jié)果表明:隨著甲醇摻混比例的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降，實(shí)際油耗增加，常規(guī)排放降低;甲醛和未燃甲醇排放隨著摻甲醇比例的增加而增加，而芳香族碳?xì)洌ˋHC）相反，隨著甲醇比例的增加而降低，未燃甲醇、乙醇及AHC排放隨著負(fù)荷的增加而變化較小，而甲醛排放隨著負(fù)荷的增加先減小而后增加;另外，催化器對(duì)甲醛排放的催化轉(zhuǎn)化效率受摻混比例影響較大，M30以下

3、的催化轉(zhuǎn)化效率較高，在85％以上，而M50以上甲醛排放的催化轉(zhuǎn)化效率較低，最低點(diǎn)在40％以下，且受工況影響明顯，隨轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的增加而增加;而對(duì)于未燃甲醇、乙醇及AHC排放，催化器都能起到較好的催化轉(zhuǎn)化作用。
　　 其次，對(duì)甲醇和異辛烷的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理分別進(jìn)行簡(jiǎn)化，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建甲醇汽油的簡(jiǎn)化化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，并利用Boost和Chemkin軟件耦合模擬計(jì)算，搭建汽油機(jī)摻甲醇的仿真模型，并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。利用所搭建的發(fā)動(dòng)機(jī)

4、模型，進(jìn)行M50與M0（純汽油）在同一工況點(diǎn)2000r/min、節(jié)氣門全開下不改動(dòng)控制參數(shù)情況下的燃燒仿真對(duì)比，仿真結(jié)果表明，汽油機(jī)使用M50燃料時(shí)，輸出功率較M0下降了約14％。另外，通過提高壓縮比、調(diào)整點(diǎn)火提前角來對(duì)汽油機(jī)燃用M50甲醇汽油進(jìn)行仿真優(yōu)化，結(jié)果表明，M50在2000r/min、節(jié)氣門全開下，增大壓縮比可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，同時(shí)降低CO排放，但NOx、HC、及甲醛排放增加;調(diào)整適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火提前角可以在增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率的同時(shí)