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随着我国石油对外依存度的不断攀升和排放法规的日益严格,对采用非常规燃料作为能量来源的新能源汽车的研究成为国家政府、汽车厂商和各大科研机构的热门课题。甲醇具有来源广泛、价格低廉和燃烧氧化生成物清洁等特点,作为汽油柴油的替代燃料有着巨大的优势,但是其辛烷值高和汽化潜热值高的物化特性导致压燃困难和运行工况窄,仍是亟待解决的问题。 本文采用柴油引燃缸内甲醇空气预混合气的燃烧方式,甲醇提前喷入形成甲醇空气预混合气与上止点前喷入缸内的柴油一起压燃燃烧。先通过FIRE软件对一个完整循环进行流场分析,研究缸内湍流动能和速度场的变化趋势,接着探究燃料甲醇质量比对燃烧和排放特性的影响,并与原机纯柴油模式对比,最后结合甲醇喷入时刻、引燃柴油喷射时刻、压缩比、缸内初始温度发动机参数变化,探究发动机燃烧特性和排放特性的变化趋势。研究结果表明,与原机相比,燃料中甲醇质量比为40%时动力性指标更优,CO和SOOT排放量大幅下降,NO排放量略微升高。随着甲醇质量比的提高,燃烧始点后移,缸内压力峰值和放热率峰值下降,有害物排放略有升高。甲醇喷射时刻的改变,发动机的燃烧和排放特性并非成线性变化,在上止点前70° CA时燃烧和排放特性指标最佳。压缩比对双燃料压燃发动机的影响与传统柴油机相同,随着压缩比的提高燃烧特性峰值升高,除NO排放量略有升高外,其它有害物排放均得到改善。随着引燃柴油喷入时刻的不同燃烧和排放特性波动幅度较大,适当提前喷入引燃柴油可以使燃烧始点提前,放热率峰值所在曲轴转角接近上止点,得到更好的燃烧和排放特性。同时研究发现甲醇预混合气的燃烧对缸内初始温度颇为敏感,温度过低会导致燃烧始点滞后明显,有害物排放急剧增加。 发动机台架试验中不同甲醇质量比下缸内燃烧特性变化趋势与仿真试验相同,CO和SOOT排放量也有明显下降,同时发现适当增加压缩比和改变供油提前角可以进一步改善燃烧和排放特性。 综上所述,甲醇作为主要燃料结合预混合压燃燃烧模式具有良好的发展前景,通过改变喷油策略和发动机参数可以有效地改进燃烧和排放特性。