二甲醚掺混对汽油压燃燃烧与排放特性的影响

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中文摘要：日益严峻的能源与环境问题和不断严苛的污染物排放标准以及近年来新能源汽车的快速崛起，使得传统内燃机行业面临着巨大挑战，开发清洁高效的新型燃烧模式已成为适应当前形势的一种重要途径。汽油压燃（GCI）是一种“高效率，低排放”的内燃机燃烧模式，但其存在低负荷燃烧稳定性差，高负荷压力升高率大的问题。二甲醚是一种高十六烷值含氧燃料，可作为着火促进剂与汽油掺混，以改善汽油压燃低负荷着火性能差的问题。本文采用数值模拟的方法，对中小负荷范围内二甲醚掺混条件下的汽油压燃燃烧及排放特性进行了研究（n=1400 r/min，T=330 K），分析了二甲醚掺混比及初始边界条件对二甲醚/汽油混合燃料 GCI 燃烧与排放特性的影响，论文的主要工作和获得的研究结果如下： 1) 基于主流的二甲醚和汽油表征燃料机理，构建了用于汽油/二甲醚燃烧模拟的混合燃料化学反应机理，并对所建机理进行了验证； 2) 以某发动机实际形状尺寸为基础，采用SolidWorks构建发动机几何模型，导入CONVERGE数值模拟软件中建立了耦合燃料化学反应机理的三维仿真模型，并基于文献数据，对模型的准确性进行了验证； 3) 对不同二甲醚掺混比例下的GCI发动机的燃烧过程进行了数值模拟，分析了二甲醚掺混对GCI燃烧与排放特性的影响。结果发现：随二甲醚掺混比例的增大，缸内燃烧压力、温度和放热率峰值均逐渐增大，峰值相位提前，滞燃期缩短，指示热效率提高，这说明添加二甲醚可以改善GCI发动机的燃烧过程；碳烟、CO和HC的排放量随着二甲醚掺混比例的增加而降低，但NOx排放有所增加；二甲醚掺混比例为60%时，燃烧性能最佳，指示热效率最高，而且此时排放量较低，但是掺混比例高于60%时，混合燃料的燃烧和排放性能变差； 4) 对不同初始边界条件下的 GD60 混合燃料的燃烧和排放特性进行了分析，结果发现：在本文涉及的实验条件下，随着进气温度的升高，缸内燃烧压力和温度均升高，燃烧相位提前，但指示热效率降低；进气温度升高后，CO以及HC排放量降低，但碳烟、NOx排放有所升高；随着喷射时刻推迟，缸内燃烧压力、温度及放热率等燃烧参数均下降，滞燃期延长，缸内燃烧重心后移，燃烧不完全程度增加，NOx 排放有所增加；随着负荷增大，燃料混合气浓度增大，缸内温度和压力升高，滞燃期变短，燃烧重心前移，这对促进缸内燃烧过程有利，但负荷过大时，缸内的不完全燃烧加剧，使得碳烟、NOx等污染物增多。

作者：

李青

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关键词：

内燃机汽油压燃二甲醚掺混燃烧特性污染物排放特性

授予学位：

硕士

学科专业：

能源动力

导师：

陈朝阳

学位年度：

2023

学位授予单位：

长安大学

语种：

中文

中图分类号：