汽油/加氢催化生物柴油发动机的燃烧特性

发布时间：2024-03-02 10:01

　　为探索分段喷油策略对汽油/加氢催化生物柴油发动机燃烧特性的影响,本文采用计算流体动力学程序对其缸内燃烧过程进行数值模拟。分别探讨了预喷射定时、主喷射定时和预喷射燃油质量比等喷射策略特性参数对发动机额定工况下燃烧和NO_x排放的影响,计算时采用的汽油/加氢催化生物柴油质量比为70%∶30%。结果表明:相比单次喷射,采用分段喷射方式能使最高压力升高率明显下降,从而改善发动机高负荷运行下的燃烧粗暴问题;提前预喷射定时使得预混合燃烧阶段的放热速率下降,但过早的预喷射会导致HC排放升高;降低预喷射质量比和延迟主喷射定时,缸内预混合燃烧放热率、最高压力升高率和NO_x排放有所下降,但是燃油经济性会有所恶化。综合考虑喷射策略对发动机性能和排放的影响,预/主喷射定时和预喷射质量比分别设定为-60°CA～-20°CA ATDC、-10°CA～-6°CA ATDC和5%～15%较为适宜。

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【部分图文】：

图1上止点时的网格结构

模拟计算的对象是一台进行汽油直喷压燃试验的高速柴油机,该机缸径114mm,行程130mm,标定转速1500r/min,标定功率为13.25kW。为了节省计算时间和资源,只建立了1/7气缸模型,计算喷嘴的一个喷孔所对应的气缸空间。缸内运动网格由发动机模拟环境工具自动生成气....

图2试验和模拟的压力、放热率和压力升高率数据对比

为验证模型的可信性,采用汽油/加氢催化生物柴油混合燃料的可视化试验数据,对喷雾模型进行了验证和参数标定。并利用汽油/加氢催化生物柴油直喷压燃发动机在中等负荷运行时的试验数据,对燃烧模型进行了验证。图2给出了指示平均压力为0.8MPa工况时,缸内压力、放热率和压力升高率的模拟结果....

图3单次喷射的缸内压力、放热率和压力升高率

单次喷射下,预混合燃烧的放热率非常高,导致缸内压力和压力升高率的峰值也很高。这是因为本文采用了汽油占主导成分的混合燃料,其化学反应活性较低,使滞燃期延长,而且汽油喷雾的扩散特性更强,使得滞燃期内形成的可燃混合气量增减,从而产生了很高的预混合燃烧放热率。推迟喷射定时可以一定程度上抑....

图4不同预喷射定时下的缸内压力、放热率和压力升高率

对不同预喷射定时的喷射策略进行的计算,采用的预喷射燃油质量比为10%、主喷射定时为-2°CAATDC。图4为不同预喷射定时条件下缸内压力、放热率和压力升高率的对比。对比图3数据可以发现,燃油分段喷射使预混合燃烧的放热率峰值显著下降,实现了预期效果。当预喷射定时为-20°CAA....

本文编号：3916708