二甲醚發(fā)動機(jī)HCCI燃燒與排放研究.pdf

1、隨著21世紀(jì)第一個十年的漸行漸遠(yuǎn)，能源危機(jī)與環(huán)境污染這兩大難題正在步步緊逼。內(nèi)燃機(jī)作為耗能和排污的重要因素，必須在燃料與燃燒方式方面做出改進(jìn)才能適應(yīng)社會的發(fā)展。二甲醚（DME）的十六烷值高、沸點(diǎn)低且來源廣泛，被認(rèn)為是柴油機(jī)理想的代用燃料。均質(zhì)充量壓縮燃燒（HCCI）結(jié)合了傳統(tǒng)點(diǎn)燃式和壓燃式內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒，具有低碳?xì)洌℉C）和低氮氧化物（NOx）排放等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文通過分析DME燃燒的主要反應(yīng)歷程，以及利用化學(xué)

2、動力學(xué)軟件CHEMKIN對各基元反應(yīng)進(jìn)行溫度敏感性分析，構(gòu)建了一個簡化化學(xué)動力學(xué)機(jī)理，該簡化反應(yīng)機(jī)理涉及31種組分、49個基元反應(yīng)，包括低溫階段和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）區(qū)子機(jī)理、甲酸生成與消耗子機(jī)理以及高溫階段子機(jī)理。通過對簡化機(jī)理和詳細(xì)機(jī)理條件下HCCI燃燒模擬計算結(jié)果的比較分析，驗證了本文所構(gòu)建之簡化機(jī)理的準(zhǔn)確性。同時本文以ZS1100柴油機(jī)為原型，使用計算流體力學(xué)軟件FLUENT建立了燃燒室二維CFD模型，通過選用適當(dāng)子模型及耦合己

3、構(gòu)建的簡化機(jī)理，并且采用并行計算的方法對DME HCCI燃燒進(jìn)行了仿真計算。
　　 本文以模擬計算的方式，研究了DME HCCI燃燒的特性，研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1.分析了燃燒各個階段缸內(nèi)溫度、壓力、基元組分的變化情況。研究表明，當(dāng)混合氣溫度達(dá)到750K-800K時低溫反應(yīng)開始，低溫燃燒在余隙容積及燃燒室凹坑中心區(qū)率先進(jìn)行，此時二次加氧反應(yīng)劇烈；在NTC區(qū)CH2O大量生成，燃燒放熱率降低，溫度上升緩慢；當(dāng)溫度高于1

4、000K時高溫燃燒開始，此階段主要由藍(lán)焰反應(yīng)和熱焰反應(yīng)組成，并釋放出大量熱量。
　　 2.分析了進(jìn)氣溫度、燃空當(dāng)量比、壓縮比、CO2對燃燒和排放的影響。研究表明，提高進(jìn)氣溫度，低溫燃燒、高溫燃燒始點(diǎn)均提前，最高溫度上升，最高壓力先增大后減小，總HC、CO排放量下降，NO排放量上升；增大燃空當(dāng)量比，壓力和溫度均上升，高溫燃燒始點(diǎn)提前，HC和CO排放降低，NO排放增加；在保證正常燃燒的前提下，增大壓縮比，燃燒始點(diǎn)、峰值壓力、溫度對應(yīng)