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二甲醚发动机HCCI燃烧与排放研究
| 论文题名： | 二甲醚发动机HCCI燃烧与排放研究 |
| 关键词： | 二甲醚发动机;均质充量压缩燃烧;低碳氢排放;低氮氧化物排放;CHEMKIN |
| 摘要： | 随着21世纪第一个十年的渐行渐远，能源危机与环境污染这两大难题正在步步紧逼。内燃机作为耗能和排污的重要因素，必须在燃料与燃烧方式方面做出改进才能适应社会的发展。二甲醚（DME）的十六烷值高、沸点低且来源广泛，被认为是柴油机理想的代用燃料。均质充量压缩燃烧（HCCI）结合了传统点燃式和压燃式内燃机的特点，能够实现稀薄燃烧，具有低碳氢（HC）和低氮氧化物（NOx）排放等优点。 本文通过分析DME燃烧的主要反应历程，以及利用化学动力学软件CHEMKIN对各基元反应进行温度敏感性分析，构建了一个简化化学动力学机理，该简化反应机理涉及31种组分、49个基元反应，包括低温阶段和负温度系数（NTC）区子机理、甲酸生成与消耗子机理以及高温阶段子机理。通过对简化机理和详细机理条件下HCCI燃烧模拟计算结果的比较分析，验证了本文所构建之简化机理的准确性。同时本文以ZS1100柴油机为原型，使用计算流体力学软件FLUENT建立了燃烧室二维CFD模型，通过选用适当子模型及耦合己构建的简化机理，并且采用并行计算的方法对DME HCCI燃烧进行了仿真计算。 本文以模拟计算的方式，研究了DME HCCI燃烧的特性，研究内容及结论如下： 1.分析了燃烧各个阶段缸内温度、压力、基元组分的变化情况。研究表明，当混合气温度达到750K-800K时低温反应开始，低温燃烧在余隙容积及燃烧室凹坑中心区率先进行，此时二次加氧反应剧烈；在NTC区CH2O大量生成，燃烧放热率降低，温度上升缓慢；当温度高于1000K时高温燃烧开始，此阶段主要由蓝焰反应和热焰反应组成，并释放出大量热量。 2.分析了进气温度、燃空当量比、压缩比、CO2对燃烧和排放的影响。研究表明，提高进气温度，低温燃烧、高温燃烧始点均提前，最高温度上升，最高压力先增大后减小，总HC、CO排放量下降，NO排放量上升；增大燃空当量比，压力和温度均上升，高温燃烧始点提前，HC和CO排放降低，NO排放增加；在保证正常燃烧的前提下，增大压缩比，燃烧始点、峰值压力、温度对应点均提前；进气中掺入CO2后，着火延迟，缸内压力、温度下降。 3.分析了燃烧重要中间产物及污染物的反应历程。研究表明，CH2O、CO、OH等是燃烧过程中重要的自由基；燃烧主要的污染物为甲酸、二甲醚、甲醛和一氧化碳；DMEHCCI燃烧NO排放量很小。 |
| 作者： | 徐凯 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 魏远文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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