乙醇/柴油双燃料预混低温燃烧模式试验和数值模拟研究

发布时间：2023-02-07 22:06

　　双燃料预混低温燃烧模式可以同时降低发动机尾气中的碳烟和NOx排放,并且可以保证较高的热效率。此外,双燃料燃烧模式可以实现良好的燃烧相位和放热速率控制,有利于发动机向高负荷工况拓展。因此,双燃料预混低温燃烧模式具有满足未来更加严格排放法规的潜力。然而乙醇/柴油双燃料燃烧模式存在UHC(unburned hydrocarbon)和CO排放过高,以及发动机循环波动较大的问题,并且目前对其混合气着火以及燃烧过程机理的认识仍不清晰。本文采用试验和数值模拟相结合的方法研究了乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性,并且分析了双燃料燃烧模式下混合气的燃烧机制。本文首先采用激波管试验装置研究了乙醇-正庚烷二元掺混燃料的化学反应机理以及滞燃期,并在此基础上分析了双燃料发动机中燃料分层特性对混合气滞燃期梯度的影响。结果表明,双燃料发动机中混合气燃料分层特性可以形成较大的滞燃期梯度。对于乙醇-正庚烷掺混燃料,固定乙醇当量比(0.3),增大正庚烷含量,混合气当量比小于1.0时,正庚烷含量增大可以有效减小掺混燃料滞燃期;而当混合气当量比高于1.0时,正庚烷含量进一步增大对滞燃期影响不明显。其次,在双燃料发动机中,...

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 传统内燃机面临的问题
    1.2 内燃机新型燃烧模式
    1.3 双燃料预混低温燃烧模式国内外研究现状
    1.4 目前双燃料燃烧模式研究中存在的问题
    1.5 本文主要内容及结构
2 试验装置和研究方法
    2.1 发动机试验台架
    2.2 激波管试验台架
3 基于激波管乙醇-正庚烷二元燃料化学反应机理及滞燃期研究
    3.1 乙醇-正庚烷混合燃料化学反应机理验证
    3.2 掺混比例对乙醇-正庚烷混合燃料滞燃期影响
    3.3 双燃料燃烧模式下燃料分层特性对混合气滞燃期梯度影响
    3.4 本章小结
4 预混乙醇/异辛烷氛围下正庚烷喷雾燃烧特性的数值模拟研究
    4.1 简化反应机理组建及验证
    4.2 数值计算模型及验证
    4.3 预混乙醇/空气氛围下正庚烷喷雾燃烧特性
    4.4 预混乙醇/空气和异辛烷/空气氛围下正庚烷喷雾燃烧特性对比
    4.5 本章小结
5 乙醇/柴油和汽油/柴油双燃料发动机燃烧和排放特性
    5.1 试验研究工况
    5.2 乙醇/柴油和汽油/柴油双燃料发动机燃烧过程数值模拟分析
    5.3 预混比例对双燃料发动机燃烧和排放特性影响
    5.4 乙醇/柴油和汽油/柴油双燃料发动机循环波动特性
    5.5 本章小结
6 混合气燃料分层对乙醇/柴油双燃料发动机燃烧和排放影响
    6.1 直喷喷孔数对乙醇/柴油双燃料发动机燃烧排放影响的试验研究
    6.2 乙醇/柴油双燃料发动机混合气燃料分层特性
    6.3 燃料分层对乙醇/柴油双燃料发动机循环波动的影响
    6.4 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 博士生期间参与的课题研究情况



本文编号：3737504