RCCI燃烧模式燃烧过程和排放的实验研究
RCCI燃烧模式在优化燃烧路径、提高热效率和降低NOx和soot排放方面具有巨大潜力。柴油喷射定时、预混率以及不同低活性燃料会对混合气活性和当量比分层造成重要影响，进而引起不同的燃烧过程和排放行为。因此本文在一台RCCI发动机上深入研究柴油喷射定时（SOI）和预混合率(RP)对汽油、乙醇和异丁醇作为低活性燃料RCCI燃烧、排放和循环变动的影响。具体结论如下： 随着SOI的提前，气道喷射3种低活性燃料的着火时刻提前，燃烧持续期增加，峰值放热率、最大压力升高率以及BTE先增大后减小。不同循环能量下，RP对燃烧的影响有所差异。低循环能量下，气道喷射3种低活性燃料的峰值放热率减小，燃烧持续期增长，BTE增大；高循环能量下则相反。低活性燃料的汽化潜热、十六烷值以及热值等对RCCI燃烧起着重要作用。与汽油相比，乙醇或异丁醇着火时刻更晚，低温放热过程更弱，但是高循环能量下较短的燃烧持效期以及较高的瞬时放热率又易使发动机爆震，尤其是乙醇。气道喷射乙醇和异丁醇具有更高的BTE，在高循环能量下气道喷射异丁醇略高。 随着SOI的提前，气道喷射3种低活性燃料的CO排放先降低后增大，HC排放逐渐降低而NOx排放先增大后减小，核态和聚集态颗粒物数量排放和表面积都减小。随着RP的增大，HC排放增大，颗粒物总数量排放减小，但会使得聚集态颗粒物数量、表面积和CMD增大。NOx和CO排放在不同循环能量下变化有所不同。低循环能量下CO排放增加而NOx排放减小；高循环能量下CO排放减小而NOx排放增大。与气道喷射汽油相比，乙醇或异丁醇具有较高的BTE且能大幅降低颗粒物数量排放，核态颗粒物的数量、表面积和CMD也更小，但是会造成聚集态颗粒物数量和表面积增大，尤其是在高循环能量和高预混率气道喷射乙醇的工况。 随着SOI的提前，RCCI燃烧模式的Pmax、AHRRmax、(dp/d(φ))max和IMEP的COV先减小后增大，对应相位先集中后分散。随着RP的增大，RCCI模式的Pmax、AHRRmax、(dp/d(φ))max和IMEP的COV逐渐增大，对应相位分散。与Pmax的变动相比，SOI和RP对AHRRmax、(dp/d(φ))max和IMEP的影响作用较大。当SOI=-24°ATDC且RP=40%时，AHRRmax、(dp/d(φ))max和IMEP的COV最低，燃烧最为稳定。不同低活性燃料性质对RCCI燃烧模式的循环变动具有重要影响作用。在SOI=-24°ATDC且RP=40%时，乙醇或异丁醇的RCCI燃烧模式的Pmax、AHRRmax、(dp/d(φ))max和IMEP的循环变动比汽油RCCI燃烧模式低，其中乙醇RCCI燃烧模式的循环变动最低。合理的选择喷射定时、预混合率以及低活性燃料对于降低RCCI模式的循环变动具有重要作用。
RCCI燃烧模式;低活性燃料;循环变动;排放特性
西华大学
硕士
车辆工程
潘锁柱
2019
中文
TK401
2020-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）