重型柴油機低溫燃燒及燃燒路徑的研究.pdf

1、低溫燃燒(LTC)在中低負荷下具有實現(xiàn)高效清潔燃燒的潛力，成為研究焦點。燃燒全歷程提高混合速率的實現(xiàn)是新概念燃燒研究的核心?？刂聘變热紵郎囟仁菍崿F(xiàn)低溫燃燒的關鍵所在。本文從缸內狀態(tài)（溫度、密度和氧濃度）控制和燃油控制出發(fā)，以實現(xiàn)清潔高效柴油燃燒過程為目標，采用數(shù)值模擬和試驗相結合的方法，對新概念燃燒條件下影響混合率和化學反應率的因素進行了探索。得到以下主要結論：
　　增大充量密度，降低了全局燃氧當量比，能有效地改善燃氧混合率，提高

2、化學反應率，進一步促進了燃燒后期的混合速率，加快了燃燒后期的UHC氧化和CO向CO2轉化的程度，縮短燃燒持續(xù)期，有利于提高發(fā)動機的指示熱效率。充量密度作為溫度、壓力、混合氣成分等的綜合因素，與廢氣再循環(huán)（EGR）一樣可以增加工質的總熱容，降低缸內平均溫度，有利于降低NOx排放，減少對高EGR率的依賴。進氣門晚關降低了有效壓縮比，能在最高缸壓不超過發(fā)動機的極限壓力時進一步增加充量密度；進氣門晚關降低了壓縮溫度和燃燒溫度，有利于降低NOx排

3、放。但是，高充量密度帶來的高的氧氣質量和快的燃燒速率會使得局部燃燒溫度過高，有利于生成NOx排放，因此必須輔以適當?shù)腅GR率。降低氧濃度對NOx排放的作用高于提高充量密度。基于高充量密度、適當氧濃度和進氣門晚關三種技術，本文提出了高密度-低溫燃燒(HDensity-LTC)和燃燒路徑控制策略。高密度-低溫燃燒在實現(xiàn)低排放的同時，提高了指示熱效率，具有在歐5排放水平下取消或簡化后處理器的潛力。
　　典型低溫燃燒采用大于60％的EGR

4、率，低于15%的氧濃度，能夠同時降低碳煙和NOx排放，但CO和UHC排放很高，燃燒效率低，指示熱效率低，只適用中低負荷。高EGR率抑制了燃燒溫度，有利于抑制碳煙生成，這是典型低溫燃燒降低碳煙排放的機理。高、滿負荷下，高充量密度增強了燃燒全程的混合速率，有利于降低碳煙的生成率和提高氧化率，從而實現(xiàn)超低碳煙排放。
　　單次噴油模式，噴油定時和EGR率可以控制著火延遲期和預混合氣的形成，從而控制燃燒放熱率。EGR可以推遲著火時刻，優(yōu)化混