低温燃烧模式重载压燃发动机先进控制策略的优化研究
发布时间：2022-05-08 10:01
压燃式发动机具有热效率高、动力性强等优点,然而其传统的扩散燃烧模式往往会产生大量氮氧化物（NOx）和碳烟（soot）排放。当前,在能源短缺和环境污染的双重压力下,节能、减排成为当前内燃机发展的必然趋势。低温燃烧（LTC）模式的提出极大改善了传统压燃式发动机（或传统柴油机）的性能。但是,其在宽广负荷内稳定运行仍然存在挑战。本文基于两种典型的低温燃烧模式,即预混压燃（PCCI）和反应活性控制压燃（RCCI）模式,探究了可变气门正时（VVT）、可变压缩比（VCR）以及多次喷油等先进控制策略对于改善PCCI或RCCI发动机性能的潜力。借助遗传算法的优化计算,提出了全负荷工况范围内的高效、清洁以及可稳定运行的优化控制策略。全面探究了关键运行参数对于燃烧和排放特性的影响,并深入分析了不同策略之间的协同控制机制。基于热力学第一定律和第二定律开展了能量分析,揭示了运行参数对能量利用的影响规律。另外,基于LTC燃烧模式,针对不同负荷工况,对各控制策略进行了系统、全面的比较和评估。（1）以降低燃油消耗率、NOx和碳烟排放为目标,对柴油PCCI燃烧模式耦合VVT策略在不同负荷下进行了优化计算。优化结果表明,...
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１本文主体框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
?算后，将结果返回ＫＩＶＡ，进行缸内流动的计算，如此循环迭代，直到计算终止，详细??计算流程见图２．１。??本文涉及的燃料主要为柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的计算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分别表征柴油燃料的物理和化学特性［＾，??１４１］，同时采用异辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）来表征汽油燃料的物理和化学特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］构建燃料的化学反应机理，其主体思想是将氧化机理按照碳??原子数分为三部分：１）用于预测火焰传播和放热率的详细１＾２／（：０／（：１子机理；２）用于预??测燃料消耗和滞燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理；３）起过渡作用的Ｃ２－Ｃ３子机理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子机理的规模本身很小，同时简化的Ｃ２－Ｃ３子机理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理有效的减少了组??分数目，从而降低了燃料氧化机理的整体规模，提高了计算效率。通过对反应速率常数??的优化，简化的骨架机理可以准确的预测燃料在低温燃烧中模式（ＬＴＣ）的化学反应特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法构建的正庚烷和异辛烷骨架机理来描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的着火和燃烧过程
?算后，将结果返回ＫＩＶＡ，进行缸内流动的计算，如此循环迭代，直到计算终止，详细??计算流程见图２．１。??本文涉及的燃料主要为柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的计算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分别表征柴油燃料的物理和化学特性［＾，??１４１］，同时采用异辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）来表征汽油燃料的物理和化学特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］构建燃料的化学反应机理，其主体思想是将氧化机理按照碳??原子数分为三部分：１）用于预测火焰传播和放热率的详细１＾２／（：０／（：１子机理；２）用于预??测燃料消耗和滞燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理；３）起过渡作用的Ｃ２－Ｃ３子机理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子机理的规模本身很小，同时简化的Ｃ２－Ｃ３子机理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理有效的减少了组??分数目，从而降低了燃料氧化机理的整体规模，提高了计算效率。通过对反应速率常数??的优化，简化的骨架机理可以准确的预测燃料在低温燃烧中模式（ＬＴＣ）的化学反应特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法构建的正庚烷和异辛烷骨架机理来描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的着火和燃烧过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽油/柴油双燃料高比例预混压燃燃烧与排放的试验[J]. 马帅营,尧命发,童来会,郑尊清. 内燃机学报. 2012(01)
[2]柴油机燃烧的新发展——热预混合近似等压燃烧[J]. 胡国栋,许锋. 柴油机. 1990(03)
[3]柴油机燃烧的新发展——热预混合近似等压燃烧[J]. 胡国栋,许锋. 车用发动机. 1989(05)
博士论文
[1]基于解耦法的柴油和生物柴油表征燃料骨架反应机理研究[D]. 常亚超.大连理工大学 2016
[2]汽油/柴油双燃料高预混合低温燃烧技术应用基础研究[D]. 马帅营.天津大学 2013
[3]广义RNG湍流模型及其在柴油机低温燃烧模拟中应用的研究[D]. 王宝林.湖南大学 2012
本文编号：3651447
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１本文主体框架??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
?算后，将结果返回ＫＩＶＡ，进行缸内流动的计算，如此循环迭代，直到计算终止，详细??计算流程见图２．１。??本文涉及的燃料主要为柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的计算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分别表征柴油燃料的物理和化学特性［＾，??１４１］，同时采用异辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）来表征汽油燃料的物理和化学特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］构建燃料的化学反应机理，其主体思想是将氧化机理按照碳??原子数分为三部分：１）用于预测火焰传播和放热率的详细１＾２／（：０／（：１子机理；２）用于预??测燃料消耗和滞燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理；３）起过渡作用的Ｃ２－Ｃ３子机理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子机理的规模本身很小，同时简化的Ｃ２－Ｃ３子机理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理有效的减少了组??分数目，从而降低了燃料氧化机理的整体规模，提高了计算效率。通过对反应速率常数??的优化，简化的骨架机理可以准确的预测燃料在低温燃烧中模式（ＬＴＣ）的化学反应特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法构建的正庚烷和异辛烷骨架机理来描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的着火和燃烧过程
?算后，将结果返回ＫＩＶＡ，进行缸内流动的计算，如此循环迭代，直到计算终止，详细??计算流程见图２．１。??本文涉及的燃料主要为柴油和汽油，在ＣＨＥＭＫＩＮ的计算中，采用正十二烷（ｎ－??ｄｏｄｅｃａｉ＾ＣｕＨ％）和正庚烷（ｎ－ｈｅｐｔａｎｅ，Ｃ７Ｈ１６）分别表征柴油燃料的物理和化学特性［＾，??１４１］，同时采用异辛烷（ｉｓｏ－ｏｃｔａｎｅ，Ｃ８Ｈ１８）来表征汽油燃料的物理和化学特性［１４２，１４３］＝另??夕卜，本文采用解耦法１１４４?１４５］构建燃料的化学反应机理，其主体思想是将氧化机理按照碳??原子数分为三部分：１）用于预测火焰传播和放热率的详细１＾２／（：０／（：１子机理；２）用于预??测燃料消耗和滞燃期的Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理；３）起过渡作用的Ｃ２－Ｃ３子机理。由于Ｈｚ／ＣＯ／Ｃ！??子机理的规模本身很小，同时简化的Ｃ２－Ｃ３子机理和Ｃ４－Ｃｎ骨架子机理有效的减少了组??分数目，从而降低了燃料氧化机理的整体规模，提高了计算效率。通过对反应速率常数??的优化，简化的骨架机理可以准确的预测燃料在低温燃烧中模式（ＬＴＣ）的化学反应特??性。本文采用了?Ｃｈａｎｇ等人［１４６】基于解耦法构建的正庚烷和异辛烷骨架机理来描述ＬＴＣ??模式中的柴油和汽油燃料的着火和燃烧过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽油/柴油双燃料高比例预混压燃燃烧与排放的试验[J]. 马帅营,尧命发,童来会,郑尊清. 内燃机学报. 2012(01)
[2]柴油机燃烧的新发展——热预混合近似等压燃烧[J]. 胡国栋,许锋. 柴油机. 1990(03)
[3]柴油机燃烧的新发展——热预混合近似等压燃烧[J]. 胡国栋,许锋. 车用发动机. 1989(05)
博士论文
[1]基于解耦法的柴油和生物柴油表征燃料骨架反应机理研究[D]. 常亚超.大连理工大学 2016
[2]汽油/柴油双燃料高预混合低温燃烧技术应用基础研究[D]. 马帅营.天津大学 2013
[3]广义RNG湍流模型及其在柴油机低温燃烧模拟中应用的研究[D]. 王宝林.湖南大学 2012
本文编号：3651447
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3651447.html
