【摘 要】
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面对当前日渐严重的环境和能源问题,大力发展甲醇作为替代燃料,推广甲醇燃料汽车对我国快速实现碳达峰、碳中和的发展策略,推动国家迈向制造业强国意义深远。结构参数、运行参数等的合理选择对纯甲醇燃料发动机的燃烧和排放特性有很大影响,目前领域内较缺乏对直喷点燃式M100甲醇发动机的研究,为实现大缸径、高压缩比、点燃式纯甲醇燃料发动机的开发,针对甲醇燃料汽化潜热大、自燃温度高导致冷启动性差等问题,本文以一台缸
【基金项目】
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横向课题《M100甲醇压燃式发动机的开发》；
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面对当前日渐严重的环境和能源问题,大力发展甲醇作为替代燃料,推广甲醇燃料汽车对我国快速实现碳达峰、碳中和的发展策略,推动国家迈向制造业强国意义深远。结构参数、运行参数等的合理选择对纯甲醇燃料发动机的燃烧和排放特性有很大影响,目前领域内较缺乏对直喷点燃式M100甲醇发动机的研究,为实现大缸径、高压缩比、点燃式纯甲醇燃料发动机的开发,针对甲醇燃料汽化潜热大、自燃温度高导致冷启动性差等问题,本文以一台缸径为128 mm的大缸径六缸水冷汽油机作为原型,将进气道喷射改为缸内直喷,通过CATIA软件绘制三维模型,并通过Converge三维流体仿真软件对其进行仿真模拟,采用控制变量法探究了额定转速1900 r/min下不同喷油持续期、喷油时刻和过量空气系数对发动机燃烧和排放特性的影响,主要研究内容如下:随着喷醇持续时间的增长,燃料有更充分的时间形成可燃混合气,燃烧快速,具有较好的动力性;但NOx生成量较高,CO和CO2生成情况差异不大;后燃明显,经济性差;缩短喷醇持续时间,甲醇燃料雾化效果好,平均粒径减小,但由于喷雾过大的贯穿距,混合气在气缸内会出现分层现象,虽然此时能较好抑制NOx的生成,但燃烧特性恶化,这也说明了甲醇燃料更适合均质燃烧而非分层燃烧。相较喷醇持续期,喷醇时刻对发动机特性的影响更为明显,喷醇过晚接近发动机燃烧始点,混合气质量差,火焰锋面传播速度慢,喷醇过早燃料大量蒸发吸热,增大燃烧持续期,燃烧表现均较差;在排放方面,两种情况下NOx生成量大幅降低,但CO和CO2排放较高。选择520°CA时刻喷醇,发动机缸压、放热率等表现较好,动力性强,虽然燃烧时高温导致NOx大量生成,但CO在燃烧后期氧化彻底。过量空气系数对发动机特性的影响最为明显,过量空气系数为1.6时接近甲醇稀燃极限,混合气明显分布不均,虽能稳定燃烧,但动力性和经济性都较差,NOx生成量极低,CO无法被充分氧化,生成量较高;对于该发动机,适当选取较小的过量空气系数可以兼顾动力性和经济性,保持较好的排放水平。
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