柴油機富氧燃燒及排放的實驗研究與理論計算.pdf

1、在柴油機上應(yīng)用進(jìn)氣富氧技術(shù)不但可以顯著降低碳煙的排放，而且還能夠提高燃燒熱效率、增加發(fā)動機功率密度。為此，國內(nèi)外研究人員對柴油機富氧燃燒技術(shù)和理論進(jìn)行了積極的探索。本文采取實驗研究與模擬研究相結(jié)合的方法，采用進(jìn)氣富氧、EGR及水乳化柴油三種技術(shù)手段，探索進(jìn)氣氧濃度與EGR率及乳化柴油含水量對增壓柴油機燃燒與排放的影響規(guī)律，對進(jìn)氣富氧技術(shù)的發(fā)展與完善具有一定的促進(jìn)作用。
　　 在增壓中冷柴油機上應(yīng)用自行設(shè)計的氧氣供給系統(tǒng)，進(jìn)行EG

2、R為0％(不摻廢氣)、21％、32％、48％和50％五組對比，每一組進(jìn)行氧濃度為21％(正常大氣氧濃度)、22％、23％和24％的對比試驗。研究發(fā)現(xiàn)：不摻EGR的情況下使用富氧燃燒，NOx的排放將隨氧濃度的上升而大幅增加。富氧進(jìn)氣與高比率冷EGR相結(jié)合，可以顯著降低Smoke并抑制NOx過度增長，同時保證發(fā)動機的燃燒熱效率和輸出功率不過分降低。富氧與EGR的合理配合可從機內(nèi)凈化的角度實現(xiàn)NOx-Smoke的同時降低，不同工況NOx-Sm

3、oke低排放區(qū)大小及形狀均不相同。
　　 在直噴柴油機上采用進(jìn)氣增氧技術(shù)(氧氣體積分?jǐn)?shù)為21％、23％、25％和30％)燃用不同摻水比乳化柴油(水在乳化柴油中的體積分?jǐn)?shù)為0％、10％、20％和30％)的循環(huán)變動及燃燒特性研究；試驗工況為發(fā)動機經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速中等負(fù)荷(1600r/m100Nm)，采集二十個連續(xù)循環(huán)，取最大爆發(fā)壓力值，計算循環(huán)變動率，并進(jìn)行燃燒分析。研究結(jié)果表明：在純柴油條件下，隨氧含量的增加，缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力增加，循環(huán)變

4、動率降低，燃燒始點提前；在使用乳化柴油時，著火點隨水乳化率的增加而推后；含水量達(dá)30％時，著火延遲加大，燃燒組織惡化，循環(huán)變動加大。
　　 基于AVL-FIRE與CHEMKIN軟件，對增壓柴油機進(jìn)氣富氧燃燒的工作過程進(jìn)行了模擬耦合計算，獲得了缸內(nèi)壓力、缸內(nèi)氣體平均溫度、各種反應(yīng)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等燃燒過程參數(shù)。計算結(jié)果表明，在氧氣體積百分?jǐn)?shù)21％～24％的范圍內(nèi)，隨著進(jìn)氣氧濃度的增加，最高燃燒壓力和最高燃燒溫度增加，NOx生成量增加