正丁醇-汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)低溫著火機(jī)理的模擬研究.pdf

1、均質(zhì)充量壓縮著火(HCCI)燃燒方式是改善傳統(tǒng)汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、降低其NOX排放的有效手段。生物丁醇即正丁醇是可再生的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料。將正丁醇與HCCI燃燒方式相結(jié)合,可以更好地節(jié)約礦物能源。本文利用模擬計(jì)算方法,研究了氣門控制參數(shù)和轉(zhuǎn)速對(duì)正丁醇-汽油燃料HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)低溫燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程和著火時(shí)刻的影響。主要研究工作和結(jié)論如下:
　　利用CHEMKIN軟件,通過敏感性和反應(yīng)速率分析方法,構(gòu)建了正丁醇HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒反應(yīng)動(dòng)

2、力學(xué)簡化模型。在此基礎(chǔ)上,建立了正丁醇-汽油替代物HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡化機(jī)理。簡化機(jī)理得到了試驗(yàn)驗(yàn)證,能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的著火時(shí)刻。
　　通過CHEMKIN軟件和BOOST軟件耦合的方法,模擬研究了轉(zhuǎn)速、排氣門關(guān)閉時(shí)刻(EVC)、排氣門升程、廢氣中甲醛含量和進(jìn)氣壓力對(duì)不同摻混比的正丁醇-汽油替代物HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的著火特性影響。結(jié)果表明:
　　與羥基(OH)發(fā)生脫氫反應(yīng)是汽油替代物與正丁醇最主要

3、的消耗路徑。與汽油替代物相比,正丁醇在低溫反應(yīng)階段脫氫反應(yīng)的路徑多,生成的OH量多,這是隨著正丁醇含量的增加,正丁醇-汽油HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻提前的主要原因。
　　排氣門升程和排氣門關(guān)閉時(shí)刻主要是通過改變缸內(nèi)殘余廢氣量和燃料的低溫活性影響著火時(shí)刻。在轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣門定時(shí)和排氣門關(guān)閉角不變的情況下,隨排氣門升程增加,每循環(huán)殘留的廢氣量減小,對(duì)混合氣的加熱作用減弱,發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻推遲。在轉(zhuǎn)速、進(jìn)排氣門升程及進(jìn)氣門定時(shí)不變的條件下,隨排氣

4、門關(guān)閉時(shí)刻推遲,廢氣對(duì)混合氣的稀釋作用減弱,有利燃料起始反應(yīng)的進(jìn)行,著火時(shí)刻提前。
　　殘余廢氣中的甲醛有利于燃料的低溫燃燒。隨著殘余廢氣中甲醛含量的增加,HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻不斷提前。
　　在進(jìn)、排氣門相位與升程不變的條件下,殘余廢氣對(duì)新鮮充量的加熱和稀釋作用相互競爭,在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū),廢氣加熱起主導(dǎo)作用,發(fā)動(dòng)機(jī)能夠著火;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于一定轉(zhuǎn)速之后,廢氣的稀釋作用增強(qiáng),HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)著火,這是HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)