丁醇—柴油雙燃料清潔燃燒的數(shù)值研究.pdf

1、合理利用替代燃料是內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的可行且有效的途徑之一。丁醇是極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蜕锾娲剂?，針?duì)丁醇在柴油機(jī)上的應(yīng)用，本文通過(guò)數(shù)值模擬研究了丁醇對(duì)柴油機(jī)的燃燒和排放特性的影響。
　　首先，構(gòu)建了丁醇-柴油雙燃料簡(jiǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。采用考慮誤差傳播的直接關(guān)系圖法對(duì)正丁醇詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行了縮減，構(gòu)建出了一個(gè)包含69種組分，149個(gè)基元反應(yīng)的正丁醇簡(jiǎn)化機(jī)理，該簡(jiǎn)化機(jī)理預(yù)測(cè)結(jié)果與詳細(xì)機(jī)理以及試驗(yàn)滯燃期數(shù)據(jù)在較寬工況范圍下吻合良好，證明了簡(jiǎn)化

2、機(jī)理的有效性。結(jié)合合理簡(jiǎn)化的正庚烷簡(jiǎn)化機(jī)理，構(gòu)建了一個(gè)包含75種組分，167個(gè)基元反應(yīng)的正丁醇-正庚烷簡(jiǎn)化機(jī)理，為丁醇-柴油雙燃料燃燒過(guò)程的模擬提供了合理的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，且在保證計(jì)算精度的前提下明顯改善了計(jì)算效率。
　　在對(duì)噴油模型的模型參數(shù)校準(zhǔn)驗(yàn)證之后，對(duì)丁醇-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程進(jìn)行了模擬研究，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果分析了丁醇-柴油混合燃料直噴和雙噴射方式的燃燒和排放生成機(jī)理。結(jié)果表明，相對(duì)于純柴油及雙噴射燃燒，混合燃

3、料直噴具有最長(zhǎng)的滯燃期，而丁醇高的汽化潛熱是其滯燃期明顯延長(zhǎng)的主要原因;丁醇的含氧特性及較柴油更快的燃燒速度是兩種噴射方式的燃燒持續(xù)期均比純柴油縮短的原因。與純柴油相比，混合燃料直噴和雙噴射的NOx排放分別增長(zhǎng)了28％和9％，燃燒過(guò)程中具有更寬的高溫區(qū)域是混合燃料直噴方式NOx排放更高的原因?；旌先剂现眹姷膕oot排放比純柴油降低約40％，原因是摻混丁醇后降低了燃燒總體當(dāng)量比和改善了局部當(dāng)量比分布均勻性。雙噴射由于局部當(dāng)量比過(guò)濃，造成燃

4、燒過(guò)程中soot生成峰值較高，而對(duì)soot最終排放的改善效果沒(méi)有混合直噴方式明顯。
　　最后，在標(biāo)定模型的基礎(chǔ)上研究了柴油兩次噴射對(duì)雙噴射燃燒方式的影響。結(jié)果顯示，采用柴油兩次噴射，放熱規(guī)律呈現(xiàn)出兩階段放熱峰值，隨著初次噴油量的增加，第一階段放熱峰值更為明顯;初次噴油量保持不變，第一階段放熱峰值隨噴射時(shí)刻的提前而降低。柴油兩次噴射策略對(duì)雙噴射油耗和排放影響復(fù)雜，在-33°CAATDC附近初次噴射8mg左右柴油可以達(dá)到排放和油耗較好