醇類添加劑及部分燃料分層對HCCI燃燒影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、均質充量壓縮著火(HCCI)作為一種高效、低溫、低排放（尤其是NOx和碳煙）的第三種燃燒方式優(yōu)勢突出，結合了汽油機和柴油機的特點。但是HCCI燃燒主要受化學動力學控制，存在著火時刻難以控制，負荷稍高會出現(xiàn)爆震的問題。通過改變混合氣燃料的性質來調(diào)節(jié)著火時刻具有操作簡單、響應快等優(yōu)點，有潛力成為控制HCCI燃燒的手段。本文就燃料在均質壓燃條件下放熱特點的不同，用兩種方法拓展HCCI負荷范圍，并對其進行了模擬計算。
　　 第一種方法是

2、在具有雙階段放熱規(guī)律（低溫放熱和主燃燒）的柴油中添加辛烷值高的乙醇。通過摻混不同摩爾比例的乙醇來控制柴油HCCI的燃燒過程，其中柴油用正庚烷（n-Heptane）替代。利用多區(qū)模型數(shù)值模擬了摻混乙醇對放熱率、最大壓力升高率及排放的影響，比較了乙醇和EGR對柴油燃燒的影響作用。從化學動力學角度分析了添加乙醇后，柴油低溫氧化反應中一些重要中間活性基OH、CH20、H202的變化。結果表明:隨著正庚烷中摻混辛烷值高的乙醇摩爾比例的增加，低溫放

3、熱始點和高溫放熱始點均有延遲，當量比為0.3摻混乙醇摩爾比例為57％時，低、高溫放熱始點分別延遲2.4°和6.3°，最大壓力升高率降低。排放中的氮氧化物和CO的量減少。但是過多的摻混乙醇，會導致平均指示壓力減小。
　　 第二種方法采用具有單階段放熱規(guī)律（主燃燒）的汽油作為研究對象。利用化學氣相動力學軟件分析了不同進氣壓力、溫度和外部EGR條件下，汽油燃料著火時刻與當量比（Φ）的關系。并結合CFD軟件，建立發(fā)動機燃油噴霧模型。先預

4、混大部分的燃料，然后在壓縮沖程后期噴入少部分的燃料（最大不超過20％）實現(xiàn)部分燃料分層。通過改變噴油量和噴油時刻，研究部分燃料分層對汽油進氣增壓HCCI的影響。結果表明:汽油作為單階段放熱燃料，在自然吸氣條件下著火時刻基本上不隨Φ的變化發(fā)生改變，部分燃料分層不能降低敲缸強度。但是在增壓條件下，著火時刻對Φ變得敏感，而且在進氣溫度降低的情況下這種現(xiàn)象更明顯，部分燃料分層能夠有效降低敲缸強度。依次增加噴入的油量和延遲噴油時刻，營造不同的缸內(nèi)