不同进气组分对柴油机燃烧过程影响的研究*

陈贵升,朱文霞,沈颖刚，杨 辉，李伟东

(昆明理工大学，云南省内燃机重点实验室,昆明 650500)

2016024

不同进气组分对柴油机燃烧过程影响的研究*

陈贵升,朱文霞,沈颖刚，杨 辉，李伟东

(昆明理工大学，云南省内燃机重点实验室,昆明 650500)

以正庚烷/甲苯/正己烯混合物简化机理作为柴油燃料燃烧化学反应动力学机理，应用计算流体动力学软件耦合化学动力学机理建立了某高压共轨柴油机的三维CFD数值模型。采用该耦合模型，以海拔3 000m大气环境(O2和N2的体积分数分别为16.2%和83.8%)为基点，模拟对比了不同体积掺混比(1.6%，4.8%和8%)的进气组分(O2，H2，CO2和气态H2O)对发动机工作过程的影响。结果表明：进气掺O2后，燃烧始点提前，预混燃烧比例减少，放热速率峰值降低，缸内活性基(OH，O)浓度升高，NO明显增大而碳烟(Soot)显著降低；进气掺H2后，放热速率显著加快，缸内压力和峰值温度增高，NO稍有升高而Soot略为降低；进气掺CO2后，着火时刻最晚，缸内温度和压力最低，A4与C2H2的消耗反应持续期最长，其NO生成最少而Soot排放最高；进气掺气态H2O后，NO稍有降低，而Soot变化不大。

柴油机；进气组分；化学反应动力学；燃烧过程；排放特性

前言

柴油机因具有热效率高、动力性强等优点而得到广泛应用。但相比汽油机，柴油机碳烟(Soot)排放较高，且NOx与Soot之间存在此消彼长的关系[1]。随着排放法规日益严格，如何同时降低NOx与Soot排放和提高燃油经济性已成为柴油机实现清洁高效燃烧所面临的巨大挑战。研究表明，进气组分及其组成比例极大地影响着柴油机燃烧过程和排放物的生成历程与生成机理[2-4]。……