汽油機使用甲醇汽油混合燃料的燃燒和排放仿真及試驗研究.pdf

1、甲醇汽油混合燃料作為發(fā)動機代用燃料，雖然可以緩解我國目前石油資源短缺問題，但甲醇組分的加入使得非常規(guī)排放污染物大大提升，其危害程度不容忽視。本課題研究基于國家自然科學基金項目——“汽油機燃用醇類汽油混合燃料時非常規(guī)排放污染物生成機理及控制優(yōu)化研究”，目標在于通過數(shù)值仿真及臺架試驗，研究汽油機直接燃用不同比例甲醇汽油混合燃料時的動力性、經(jīng)濟性及排放特性，并通過改動汽油機參數(shù)對其進行優(yōu)化。
　　 首先，在發(fā)動機未做任何改動的情況下，

2、進行不同比例甲醇汽油混合燃料的發(fā)動機臺架試驗。采用AVL-FTIR傅里葉變換紅外光譜儀測量其排放成分。結(jié)果表明:隨著甲醇摻混比例的增加，發(fā)動機動力性下降，實際油耗增加，常規(guī)排放降低;甲醛和未燃甲醇排放隨著摻甲醇比例的增加而增加，而芳香族碳氫（AHC）相反，隨著甲醇比例的增加而降低，未燃甲醇、乙醇及AHC排放隨著負荷的增加而變化較小，而甲醛排放隨著負荷的增加先減小而后增加;另外，催化器對甲醛排放的催化轉(zhuǎn)化效率受摻混比例影響較大，M30以下

3、的催化轉(zhuǎn)化效率較高，在85％以上，而M50以上甲醛排放的催化轉(zhuǎn)化效率較低，最低點在40％以下，且受工況影響明顯，隨轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的增加而增加;而對于未燃甲醇、乙醇及AHC排放，催化器都能起到較好的催化轉(zhuǎn)化作用。
　　 其次，對甲醇和異辛烷的化學反應(yīng)機理分別進行簡化，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建甲醇汽油的簡化化學反應(yīng)機理，并利用Boost和Chemkin軟件耦合模擬計算，搭建汽油機摻甲醇的仿真模型，并基于試驗數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。利用所搭建的發(fā)動機

4、模型，進行M50與M0（純汽油）在同一工況點2000r/min、節(jié)氣門全開下不改動控制參數(shù)情況下的燃燒仿真對比，仿真結(jié)果表明，汽油機使用M50燃料時，輸出功率較M0下降了約14％。另外，通過提高壓縮比、調(diào)整點火提前角來對汽油機燃用M50甲醇汽油進行仿真優(yōu)化，結(jié)果表明，M50在2000r/min、節(jié)氣門全開下，增大壓縮比可以提高發(fā)動機輸出功率，同時降低CO排放，但NOx、HC、及甲醛排放增加;調(diào)整適當?shù)狞c火提前角可以在增大發(fā)動機功率的同時