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汽油/柴油双喷射RCCI发动机燃烧系统优化及试验研究
| 论文题名： | 汽油/柴油双喷射RCCI发动机燃烧系统优化及试验研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;燃烧系统;反应活性控制压燃;CFD数值模拟 |
| 摘要： | 反应活性控制压燃（RCCI）技术主要是在发动机燃烧循环过程中利用两种不同反应活性的燃料的混合物，首先将具有低点火活性的燃料注入燃烧室内以提高油气混合程度，之后再将高点火活性的柴油燃料直接喷入到燃烧室内以实现压燃点火。本文采用了柴油机进气道喷射汽油，缸内直喷柴油引燃汽油。通过优化柴油机燃烧室形状和结构参数，降低缸内爆震，使之更加适合RCCI燃烧策略，从而实现高效、环保的燃烧策略。 本文对试验用单缸柴油机进气道进行改造，实现了汽油进气道喷射。通过 CFD数值模拟计算，比较不同燃烧室形状对 RCCI汽油/柴油双喷射燃烧方式的影响，确定最优燃烧室形状方案。计算结果表明，综合指示热效率、燃油消耗率、最大压力升高率、NOx排放以及soot排放这5项参数，当燃烧室半径为38cm时，RCCI模式发动机性能最优，采用相同评价方法，得出基于RCCI燃烧模式的发动机最优压缩比为16。 根据模拟计算结果，设计新型燃烧室结构，并进行试验研究。试验结果表明，RCCI燃烧策略通过控制可燃混合气的质量控制燃烧过程，当汽油比例增大后，初期放热量减少，滞燃期延长，燃烧持续期呈现下降趋势，优化后的燃烧室燃烧持续期高于原燃烧室，但滞燃期小于原燃烧室。采用 RCCI燃烧模式后，NOx和碳烟排放同时降低，优化的燃烧室NOx和碳烟排放均小于原燃烧室，汽油喷射比例不同，对两种燃烧室结构的HC和CO排放有显著影响，无论是在低负荷还是中高负荷时，随着汽油比例增加，优化后的燃烧室指示热效率小于原燃烧室，但是在低负荷时，二者指示热效率差值逐渐减小。 原有的发动机喷油器结构参数（油束夹角和喷孔数）并不能很好的适应新的燃烧室形状，需对结构参数进行优化选型。计算方法与评价机制与燃烧室选型相同，优化计算结果表明，优油束夹角为156°、最优喷孔数为7。综上所述，优化后的RCCI汽油/柴油双喷射参数匹配是：燃烧室半径为38cm，油束夹角为156°，喷孔数为7孔。 |
| 作者： | 包祖峰 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 成晓北 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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