甲醇高效清潔燃燒過(guò)程的基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)高效清潔燃燒技術(shù)一直是國(guó)際內(nèi)燃機(jī)界研究的熱點(diǎn)課題。針對(duì)未來(lái)超低排放、甚至零排放的排放法規(guī)，人們提出了不同的內(nèi)燃機(jī)新型燃燒方式。同時(shí)，開(kāi)發(fā)新型清潔代用燃料也成為當(dāng)前各國(guó)研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)甲醇代用燃料新型高效清潔燃燒方式進(jìn)行了探索性研究，即部分甲醇合成二甲醚，實(shí)現(xiàn)二甲醚與甲醇雙燃料方式，創(chuàng)新性地提出了采用甲醇/DME氣道噴射雙燃料均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒方式和DME氣道噴射與甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒方式，以在全負(fù)荷范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇的高

2、效清潔燃燒。 ⑴采用甲醇/DME氣道噴射雙燃料HCCI燃燒方式，能拓寬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍到原非增壓柴油機(jī)中高負(fù)荷水平，并能保持極低的NOx排放，但低負(fù)荷燃燒效率和熱效率低，HC和CO排放高；中高負(fù)荷甲醇/DME濃度可調(diào)范闈窄，控制難度增大。采用EGR后中高負(fù)荷工況的可控范圍得以拓寬，但其最大負(fù)荷范圍難以擴(kuò)展。在低負(fù)荷工況，采用純DME加大比例EGR的HCCI燃燒方案能改善熱效率；在中高負(fù)荷工況，采用高EGR率高DME比例方案可以

3、提高熱效率，降低HC和CO排放。 ⑵采用DME氣道噴射和甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒方式，通過(guò)控制甲醇的噴射時(shí)刻可以實(shí)現(xiàn)不同燃燒模式，不同燃燒模式表現(xiàn)出不同的燃燒特性和排放特性。低甲醇濃度下采用高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式可以實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷較高的熱效率。隨甲醇濃度增大，高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式出現(xiàn)的時(shí)刻提前，早噴燃燒可控范圍變窄。采用晚噴方式，燃燒過(guò)程能得到較好的控制，高甲醇濃度大負(fù)荷下不容易出現(xiàn)爆震燃燒，能進(jìn)一步擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工況范圍。CFD模擬表明，

4、晚噴在燃燒室壁面附近有較強(qiáng)烈的濃度分層，高溫燃燒區(qū)范圍較窄，主要分布在壓縮余隙和燃燒室壁面附近。變參數(shù)模擬研究表明，增大噴油速率可以縮短高甲醇濃度晚噴的燃燒持續(xù)期。 ⑶在不同燃燒方式研究的基礎(chǔ)上，提出了全負(fù)荷范圍甲醇高效清潔燃燒的控制策略。即在低負(fù)荷工況，采用純DME加大比例EGR的HCCI燃燒或二甲醚氣道噴射與甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒的甲醇高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式以獲得相對(duì)高的熱效率；在中高負(fù)荷工況，采用甲醇/二甲醚氣道噴射雙燃料H