正丁醇-汽油發(fā)動機低溫燃燒特性的模擬研究.pdf

1、正丁醇-汽油混合燃料中正丁醇摻混比例對正丁醇-汽油發(fā)動機的均質(zhì)充量壓縮著火(HCCI)燃燒有很大的影響。使用正丁醇時HCCI發(fā)動機最大放熱率大是限制其負荷上限的重要原因。因此,控制放熱速率是正丁醇-汽油HCCI發(fā)動機應用的關鍵。為此,本研究利用三維CFD耦合正丁醇-汽油混合燃料骨架化學反應機理的模擬方法,研究了正丁醇體積分數(shù)分別為0％,30%和48%的正丁醇-汽油混合燃料在不同混合氣形成方式下發(fā)動機缸內(nèi)混合氣組分和溫度分布及其對正丁醇-

2、汽油發(fā)動機低溫燃燒的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下:
　　在進氣道內(nèi)形成正丁醇-汽油均勻混合氣條件下,隨著混合燃料中正丁醇摻混比例增加,正丁醇-汽油HCCI發(fā)動機著火時刻逐漸提前,燃燒持續(xù)期逐漸縮短,最大壓力升高率逐漸增加。
　　在進氣道噴射汽油形成均質(zhì)混合氣,缸內(nèi)噴射正丁醇的混合氣方式下,處于缸內(nèi)燃油濃度最高區(qū)域和溫度最高區(qū)域之間的混合氣首先著火燃燒。在噴油量和正丁醇比例一定時,推遲正丁醇噴油時刻,缸內(nèi)混合氣分層程度加大,發(fā)動機著

3、火時刻逐漸推遲,燃燒持續(xù)期逐漸延長。在正丁醇體積分數(shù)為48%時,發(fā)動機著火時刻、燃燒持續(xù)期和最大壓力升高率對正丁醇直噴時刻更為敏感。
　　在進氣門開啟條件下噴油時,與進氣道對稱噴油相比,進氣道不對稱噴油方式顯著地改變發(fā)動機缸內(nèi)燃油和溫度分布,使得發(fā)動機著火時刻推遲,燃燒持續(xù)期延長,最大壓力升高率和氣缸最大爆發(fā)壓力降低。隨著正丁醇摻混比例的增加,不對稱噴油方式對發(fā)動機著火時刻的作用減小,但對燃燒持續(xù)期的影響增大。此外,不對稱噴油方式

4、能在一定程度上降低大正丁醇摻混比例時發(fā)動機的最大壓力升高率和氣缸最大爆發(fā)壓力增加的趨勢。
　　對于正丁醇-汽油混合燃料,采用缸內(nèi)單次噴油時,隨著混合燃料中正丁醇摻混比例增加,發(fā)動機最大放熱速率和最大壓力升高率逐漸增加。缸內(nèi)兩次噴油能改變發(fā)動機缸內(nèi)混合氣溫度和組分分布,顯著影響發(fā)動機燃燒過程。第二次噴油比例對發(fā)動機缸內(nèi)放熱過程的調(diào)控作用比改變第二次噴油時刻的大;采用兩次噴油方式時有利于控制高正丁醇摻混比例下發(fā)動機的最大壓升率;隨著混