正丁醇-汽油HCCI發(fā)動機低溫著火機理的模擬研究.pdf

1、均質充量壓縮著火(HCCI)燃燒方式是改善傳統(tǒng)汽油機燃油經濟性、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)動機代用燃料。將正丁醇與HCCI燃燒方式相結合,可以更好地節(jié)約礦物能源。本文利用模擬計算方法,研究了氣門控制參數和轉速對正丁醇-汽油燃料HCCI發(fā)動機低溫燃燒化學反應動力學過程和著火時刻的影響。主要研究工作和結論如下:
　　利用CHEMKIN軟件,通過敏感性和反應速率分析方法,構建了正丁醇HCCI發(fā)動機燃燒反應動

2、力學簡化模型。在此基礎上,建立了正丁醇-汽油替代物HCCI發(fā)動機的低溫燃燒化學反應動力學簡化機理。簡化機理得到了試驗驗證,能夠較準確地預測HCCI發(fā)動機的著火時刻。
　　通過CHEMKIN軟件和BOOST軟件耦合的方法,模擬研究了轉速、排氣門關閉時刻(EVC)、排氣門升程、廢氣中甲醛含量和進氣壓力對不同摻混比的正丁醇-汽油替代物HCCI發(fā)動機的著火特性影響。結果表明:
　　與羥基(OH)發(fā)生脫氫反應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,正丁醇在低溫反應階段脫氫反應的路徑多,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)動機著火時刻提前的主要原因。
　　排氣門升程和排氣門關閉時刻主要是通過改變缸內殘余廢氣量和燃料的低溫活性影響著火時刻。在轉速、進氣門定時和排氣門關閉角不變的情況下,隨排氣門升程增加,每循環(huán)殘留的廢氣量減小,對混合氣的加熱作用減弱,發(fā)動機著火時刻推遲。在轉速、進排氣門升程及進氣門定時不變的條件下,隨排氣

4、門關閉時刻推遲,廢氣對混合氣的稀釋作用減弱,有利燃料起始反應的進行,著火時刻提前。
　　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)動機著火時刻不斷提前。
　　在進、排氣門相位與升程不變的條件下,殘余廢氣對新鮮充量的加熱和稀釋作用相互競爭,在較低的發(fā)動機轉速區(qū),廢氣加熱起主導作用,發(fā)動機能夠著火;當發(fā)動機轉速高于一定轉速之后,廢氣的稀釋作用增強,HCCI發(fā)動機不能實現著火,這是HCCI發(fā)動機