EGR对不同生物柴油/柴油掺混比下碳烟前驱体形成的影响

发布时间：2022-01-09 03:17

　　以生物柴油和柴油混合燃料为研究对象,采用AVL-Fire和Chemkin软件耦合,简化正庚烷-癸酸甲酯-9-癸烯酸甲酯燃烧反应机理作为燃烧化学反应动力学机理,构建了有3 299个组分和10 806个基元反应的生物柴油/柴油化学反应动力学模型,分析了EGR率和生物柴油/柴油掺混比对乙炔、苯、萘、菲和芘等碳烟前驱体生成规律的影响.结果表明:碳烟前驱体主要生成于预混燃烧阶段;随着曲轴转角的增加,碳烟前驱体生成量呈先升高后降低的趋势;随着生物柴油/柴油掺混比的增加,碳烟前驱体的初始生成时刻提前,生成量峰值和最终生成量都有所降低;随着EGR率的增加,生成量峰值时刻都有所滞后,乙炔生成量峰值降低,最终生成量逐渐升高,苯、萘、菲和芘最终生成量有所增加. 

【文章来源】：江苏大学学报(自然科学版). 2020,41(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

燃烧室网格模型

为验证模型的准确性,在发动机转速为2 000 r·min-1、75%负荷及EGR率为0工况下,应用奥地利DEWETRON公司生产的EWE-5000DAQ缸内燃烧压力采集系统,瑞士KISTLER公司生产的KSM071860压力传感器等仪器,实测了柴油发动机的示功图,得出燃烧气缸压力.其中,气缸压力传感器测量范围为0～25 MPa,灵敏度为-2×10-10 C·MPa-1.将燃用B15的缸内压力计算值与台架试验值进行对比(见图2),验证模型的准确性.由图2可知:燃用B15时的缸内压力计算值与试验值曲线基本吻合,由于环境因素等原因导致的误差小于5%,具有很好的准确性,可以使用该模型进行数值计算.

图3为不同EGR率下柴油发动机分别燃用B15和B30时乙炔的生成规律.由图3可知:随着燃油中生物柴油的掺混比增加,乙炔的初始生成时刻前移,生成量峰值减少;相比于燃用B15,EGR率为0的情况下,燃用B30时的乙炔初始生成时刻前移了0.8°,生成量峰值降低了17.2%,EGR率为10%时降低了16.9%,EGR率为20%时降低了16.3%,EGR率为30%时降低了15.3%,减缓了苯环的形成及前驱体的生长.原因是随着生物柴油/柴油掺混比增加,混合燃料中的十六烷值升高,滞燃期缩短,燃油裂解时刻提前,从而使乙炔的初始生成时刻前移.随着生物柴油/柴油掺混比的增加,混合燃料中的氧含量也增加,促进了乙炔的氧化反应(C2H2+OH=CH2CO+H),使乙炔的生成量峰值减少.随着曲轴转角的增大,乙炔的生成量先增加后减少.这是因为预混燃烧初期,燃油高温裂解生成大量乙炔,乙炔的生成量迅速增加.随着燃烧的进行,乙炔通过环化反应形成芳香烃苯或被氧化,导致乙炔的生成量逐渐减少.


本文编号：3577841