燃油喷射参数对双燃料发动机燃烧过程影响研究

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由于当今环境污染和能源危机问题日益严重,使用天然气作为替代燃料成为船用发动机方面的研究热点。而由少量柴油引燃天然气的双燃料发动机不仅能降低发动机燃料成本提高经济性还可以降低排放,成为现在的研究重点。本文选择化学反应动力学与三维流体数值计算联合仿真的方式来模拟微引燃双燃料发动机复杂的燃烧变化过程,利用化学反应文件里化学反应方程式以及阿累尼乌斯系数来控制缸内燃料的燃烧进程。在研究用少量柴油来引燃天然气的微引燃双燃料发动机的燃烧过程时,其主燃料天然气因为点火能量高而且着火延迟期较长,所以需要引燃用柴油的燃烧火焰来提供足够的着火能量。因而,引燃柴油的喷射参数不仅仅是影响其自身的燃烧,还会进而影响到天然气的着火燃烧过程。正是由于这个原因,研究分析燃油喷射参数对双燃料发动机燃烧性能的影响也是非常重要的。本文结合AVL/Fire软件里的气相反应模块、喷雾模块以及物质运输模块建立了双燃料发动机燃烧过程模拟的仿真模型,并通过与缸压实验数据的对比验证了该模型。在此基础上,本文研究引燃柴油的喷射参数对微引燃双燃料发动机的燃烧过程影响,主要是分析引燃柴油的喷射时刻、喷油持续期和喷油器喷孔个数对发动机的燃烧过程的影响。通过仿真分析得出,在引燃柴油定量的情况下,适当地提前喷射时刻和缩短喷油持续期都有利于促进缸内的燃料燃烧,缸内的压力与放热率的峰值都增大并且上升的速度加快,增强了发动机的动力性。并且因为缸内的燃料燃烧得更充分,因此CO的排放明显减少,但是因为高温富氧的条件NO的排放却增多。同时也发现在喷孔直径相同的条件下,选择喷孔较少的喷油器时有利于燃油的雾化,使得燃料燃烧更充分,在增大动力性的同时降低CO的排放,同样也因为高温富氧而导致NO排放有所增加。利用本文针对燃油喷射参数进行仿真模拟的结果来优化双燃料发动机的性能并对以后做微引燃的双燃料发动机试验提供预测与理论依据。
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