燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数--喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响.研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合.喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大.随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,Nox排放升高.改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置.落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化.     

正庚烷预混火焰中PAHs的生成机理

应用CHEMKIN软件对正庚烷预混火焰中碳黑的先驱物PAHs的生成机理进行研究,得到了包含49种组分、94个基元反应的简化模型.该饥理包含正庚烷的燃烧和PAHs的生成两部分,正庚烷的燃烧模型构建在Patel等人模型的基础上,增加了3个低温区关键反应;PAHs生成机理主要根据脱氢加乙炔(HACA)反应机理添加.新模型能够模拟正庚烷预混燃烧的冷焰和热焰反应以及预测PAHs的生成过程,与详细模型计算结果吻合较好.为CFD多维模型与化学反应动力学模型相耦合的燃烧计算提供了可行的途径.     

正庚烷燃烧详细化学动力学模型的简化及其有效性分析

为了应用CFD多维数值分析模型研究柴油机排放中多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH)生成和变化规律,很有必要发展一个简化的、包含PAH形成和生长机理的正庚烷燃烧化学反应动力学模型.通过敏感性分析,找到了柴油模拟燃料正庚烷燃烧过程的18个重要反应,其中8个过氧烷基(C7H1O2)的异构化反应,5个过氧羟庚基(C7H14OOH)的分解反应,2个正庚烷(N7H16被羟基氧化的反应,2个过氧化氢酮(NC7KET)的裂解反应及1个过氧化氢的分解反应,并对其作用进行了分析.在保留这18个重要反应及与PAH形成重要前体物相关的重要反应的基础上,构建了包含46种物质77个基元反应(记为46/77)和37种物质45个基元反应(记为37/45)两个简化动力学模型,并对其有效性进行了验证.结果表明,两种简化模型缸内压力和温度曲线均与包含544种物质2446个基元反应的详细模型(记为544/2 446)吻合得较好,而46/77简化模型更能准确地模拟燃烧相位、缸内压力及温度的变化过程.通过与544/2446详细模型比较,发现37/45简化模型可以较好地模拟CO、H2 O2、CH7O、OH的产生和变化历程,而46/77简化模型可以较好地模拟C2H2、NC7 H16、HCO的生成和消耗过程.