甲醇/柴油活性控制压燃式发动机的数值研究及热力学分析

发布时间：2021-10-30 01:42

　　由于面临着能源和环境的双重压力,因此提出一种可以采用替代燃料的清洁高效的新型燃烧模式有着十分重要的意义。本文分别利用优化算法、能量和（?）分析对甲醇/柴油活性控制压燃式（RCCI）发动机进行全面讨论。此外,还对废气再循环（EGR）以及燃油特性对RCCI性能的影响开展了深入的分析。（1）以提升燃油经济性,降低氮氧化物（NOx）和碳烟排放作为优化目标,借助带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对RCCI发动机的五个重要参数进行同步优化,包括预混甲醇比例、柴油喷油时刻、EGR率、缸内初始温度和压力。优化结果表明采用较高的初始压力、适中的EGR率、较高的预混甲醇比例、较早的喷油时刻以及较高的初始温度,能够同时获得较好的燃油经济性和排放表现。透过参数敏感性分析发现,初始温度和EGR率对发动机整体性能的影响最为关键。甲醇比例和喷油时刻能够影响发动机缸内燃油浓度和活性的空间分布,因此对NOx和碳烟的影响较为明显。初始压力对发动机性能的影响最小,可以用来调整发动机的燃烧相位（CA50）时刻。此外,增加甲醇比例不仅可以延迟着火时刻,还能够增强缸内燃油的活性和浓度分层,从而减缓燃烧速率,获得更小的... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．３在柴油ＰＣＣＩ中，对比实验测量与模拟计算的缸内压力和热释放率??

ａ．喷油质量二?１２．５４?ｍｇ／ｃｙｃ?ｂ．喷油质量＝１４．４８?ｍｇ／ｃｙｃ??图２．３在柴油ＰＣＣＩ中，对比实验测量与模拟计算的缸内压力和热释放率??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ?ｏｆ?ｉｎ－ｃｙｌｉ打ｄｅｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ａｎｄ?ＨＲＲ?ｂｅｔｗｅｅ打?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ?ａｎｄ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ?ｉ打?ｄｉｅｓｅｌ?ＰＣＣＩ?ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ??２００?—???１０００?５?Ｉ???—Ｉ?６???■??Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?４?．??■??Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?．?５??Ａ?＊１５０???口—－?ＳｉｍｕｌａＷｏ口?－?７００。－二??＾—？?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?：：ｚ＾??１?／?ＣＯ?１?Ｉ?３?－?ＮＯｘ?＼?－?４?Ｉ??６）?复吉?ａ＼?吉??公?１００?－?卢?／?？?４００?＾?＾?２?－?＼＼?３?＾??３?乂Ｘ?壹夏?吾??＾?０?－?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ／３??Ａ?－?１??ＨＯ?Ｓｏｏｔ??０?Ｉ?＇?＇?＇?＇?＇??－２００?－１?Ｉ?一Ｂ?＇?Ｌ：＾＇?■?＂－＾５＾?—?一立?０??０．０１０?０．０１２?０．０１４?０．０１６?０．０１８?０．０２０?０．０２２?０．０１０?０．０１２?０．０１４?０．０１６?０．０１８?０．０２０?０．０２２??Ｆｕｅｌ?Ｆｌｏｗ?Ｒａｔｅ?（ｇ化ｙｃ）?Ｆｕｅｌ?Ｆｌｏｗ?Ｒａｔｅ?（ｇ化ｙｃ）??ａ．?ＨＣ和ＣＯ排放?ｂ．氮氧化物和碳烟排放??图２．４在柴油ＰＣＣＩ中

内部ＥＧＲ才能实现甲醇的正常着火。由于该发动机的燃烧室并非中也对称，因此需要??模拟整个气缸的流动Ｗ及燃烧过程，不同于２．１节只考虑部分气缸的情况。发动机的运??行参数如表２．５所示。通过在图２．５中的结果对比发现，在该运行工况下，模型预测的??缸内压力和热释放率曲线与实验结果基本一致。??表２．４甲醇ＨＣＣＩ发动机的参数??Ｔａｂｌｅ?２．４?Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｍｅｔｈａｎｏｌ?ＨＣＣＩ?ｅｎｇｉｎｅ??参数名称?ｍｉ??排气量（Ｌ）?〇３??缸径Ｘ冲程如ｍｘｍｍ）?８６?ｘ化??几何压缩比?】０．４４：１??活塞形状?平顶活塞??喷油策略?进气道喷射??Ｃｖ＇ｈｎｄ?巧如沁??燃烧室形状?ｆ?‘??表２．５验证ＨＣＣＩ发动机的运行工况?＊??Ｔａｂｌｅ?２．５?Ｅｎｇｉ打ｅ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｃｏｎｄｉｔｉｏ打ｓ?ｆｏｒ?ｖａｌｉｄａｔｉｏｎｓ??参數名称?ＳＩ??发动机转速（ｒｅｖ／ｍｉｎ）?２０００??喷油时刻广ＣＡＢＴＤＣ）?３５??

【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机燃用甲醇/生物柴油着火过程[J]. 李瑞娜,王忠,赵洋,刘帅,瞿磊.  内燃机学报. 2015(05)
[2]燃料理化特性对柴油机低温燃烧过程及排放特性的影响[J]. 司鹏鹍,刘海峰,王海,孔令存,李善举,郑尊清.  内燃机学报. 2014(01)
[3]正丁醇/生物柴油高预混压燃燃烧及排放特性的试验[J]. 尧命发,庞阔,谷静波,郑尊清,王鑫.  内燃机学报. 2013(03)
[4]燃料特性对车用柴油机有害排放的影响[J]. 谭丕强,赵坚勇,胡志远,楼狄明,杜爱民.  燃料化学学报. 2013(03)
[5]柴油车排放法规及后处理技术的现状与展望[J]. 帅石金,唐韬,赵彦光,华伦.  汽车安全与节能学报. 2012(03)
[6]中国煤制甲醇的发展研究[J]. 薛凤臣.  科技与企业. 2012(15)
[7]废气再循环对柴油机氮氧化物和颗粒排放影响的试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,张翔宇.  内燃机学报. 2012(04)
[8]二氧化碳制甲醇——碳减排的新方向[J]. 吕海波.  气体分离. 2011(05)
[9]喷射时刻对柴油和汽油/柴油混合燃料低温燃烧的影响[J]. 韩东,吕兴才,黄震,DENNIS Assanis.  内燃机学报. 2011(03)
[10]高密度-低温柴油机燃烧理论与技术的研究与进展[J]. 苏万华.  内燃机学报. 2008(S1)

博士论文
[1]射流控制柴油预混合压缩着火系统研究[D]. 张强.大连理工大学 2015
[2]柴油/甲醇双燃料重载柴油机气体和微粒排放特性的研究[D]. 耿鹏.天津大学 2014
[3]均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究[D]. 贾明.大连理工大学 2006

硕士论文
[1]焦炉气制取甲醇项目开发方案[D]. 符小林.四川大学 2005



本文编号：3465796