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在能源问题及环境污染问题日益突出的背景下,寻找一种适合我国能源结构的新型可替代能源燃料已为迫在眉睫的事情。甲醇作为一种最具潜力的代用燃料,不仅有着与汽油、柴油相媲美的运输、应用以及存储方便等优势,并且具有较佳的燃烧及排放性能,然而冷启动困难、非常规排放高等问题也存在于甲醇发动机中。本文以一款缸内直喷点燃式汽油机为原型建立了双火花塞甲醇发动机模型,通过仿真计算与分析,研究了双火花塞结构对点火真喷甲醇发动机冷启动及稳态工况燃烧和排放的影响规律,为处理甲醇在实际应用中存在的困难提供了新的思路。首先,利用样机的实验数据对燃烧模型进行了有效验证;其次,研究了双火花塞结构下的双火花塞位置、点火正时、喷油正时、燃空当量比对甲醇发动机冷启动及稳态工况燃烧和排放性能的影响。结果表明,当双火花塞与燃烧室中心距离增加时,气缸压力和缸内温度的峰值逐步减小,放热率峰值呈现先增后减的趋势,其峰值出现角度逐渐推迟;未燃甲醇排放质量越来越高;火焰传播速度越来越快;两个火花塞间距太大会使SOOT排放增加,两个火花塞间距太小会使NO_X污染严重。冷启动工况下,随着喷油正时的推迟,缸压、缸温及放热率的峰值逐渐增加,峰值对应的角度也越来越提前,在70°CA BTDC时各峰值达到最大值,喷油正时再推迟时各峰值又有所减小;火焰发展期及未燃甲醇排放质量也随喷油正时的推迟而降低,在70°CA BTDC时两者都达到最小值,喷油正时再推迟时两者又逐渐回升;NO_X排放质量随喷油时刻的推迟而增大,在70°CA BTDC喷油提前角时达到最大值,喷油再推迟时其排放质量开始下降;SOOT排放质量随喷油时刻提前而减小,在70°CA BTDC喷油提前角时达到最小值,喷油提前角再推迟时其排放质量开始上升。冷启动工况给定燃空当量比及喷油正时的条件下,气缸压力、缸内温度及放热率的峰值随着点火正时的提前逐步增加,各峰值对应的角度逐渐提前;点火正时对双火花塞甲醇发动机火焰发展期的影响并不显著;未燃甲醇排放质量随着点火正时的提前而慢慢减小,NO_X排放质量随点火正时的提前而呈递增趋势,SOOT排放质量有随着点火正时的提前而逐步降低的趋势。综合考虑燃烧与排放的因素,点火正时为21°CA BTDC最佳点火提前角。冷启动工况双火花塞点火方式下,随着燃空当量比的增加,气缸压力、缸内温度及放热率的峰值逐步增加。与单火花塞相比,采用双火花塞点火方式提高了火焰传播速率,减少了燃烧持续期,能够实现甲醇发动机快速稳定燃烧,提高了甲醇发动机的性能,使得单火花塞点火方式下燃空当量比为1的气缸压力、缸内温度及放热率峰值不及双火花塞点火方式下稀燃状态(φ=0.9),单火花塞下各峰值对应角度也有所推迟。除此之外,采用双火花塞点火方式使得未燃甲醇排放质量减少。稳态工况下,随着喷油正时的提前,气缸压力、缸内温度及放热率的峰值越来越高,各峰值对应的角度也逐渐提前;火焰发展期、未燃甲醇排放质量及SOOT排放质量随着喷油正时的提前呈递减趋势,NO_X排放质量随着喷油正时的提前逐渐增加。喷油正时在110°CA BTDC时两火花塞附近能够形成良好的浓度梯度。稳态工况下,缸内压力及气缸温度的峰值随着点火正时的提前逐步增大;火焰发展期随点火正时的提前呈递增趋势;未燃甲醇排放质量随着点火正时的提前逐渐减小,NO_X排放质量随着点火正时的提前逐步增大,SOOT排放质量随点火提前角的提前逐步减少。