燃油喷射策略对汽油压燃燃烧方式低负荷燃烧及排放特性的影响研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ESC_liangzi
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汽油压燃(GCI)具有在实现低排放的同时保持高热效率的优势,被认为是今后满足严格排放和油耗法规的燃烧方式之一,并已成为当前燃烧领域的研究热点。但由于汽油辛烷值较高,且受低负荷工况缸内压力和温度较低的影响,极易出现燃烧不稳定、未完全燃烧产物较高的问题,如何实现低负荷工况高效清洁燃烧成为当前GCI燃烧方式研究的难点。因此,本文利用数值模拟技术手段,研究了不同燃油喷射策略对GCI燃烧方式混合气形成过程,以及燃烧和排放特性的影响机理。首先开展了多次喷射对GCI燃烧方式低负荷燃烧及排放特性影响的研究。研究发现:随预喷比例增加,-120/-80/-40°CA aTDC三个预喷时刻的燃烧效率和指示热效率呈先增加后降低的变化趋势,并在60%左右达到最高。预喷时刻为-80/-120°CA aTDC时,预喷比例的增加对NOX排放改善程度较小,当预喷时刻为-40°CA aTDC时NOX排放相对较高,但三种预喷时刻均可有效降低soot、HC和CO排放。预喷比例对CA10影响较小,但可明显缩短燃烧持续期,并主要影响燃烧后半程持续时间(CA50-CA90),此时指示平均有效压力(IMEP)与燃烧后半程持续时间关联性较高;主喷时刻可有效控制燃烧过程,此时IMEP受燃烧持续期和CA50共同作用,随主喷时刻的提前表现为先增加后降低。喷射压力的提高可改善GCI低负荷燃烧特性,喷射压力越大影响越不明显,但对主要排放物均具有一定改善作用。研究了复合喷射策略对GCI燃烧方式低负荷燃烧及排放特性的影响。研究发现:燃烧效率和指示热效率随进气道喷射(PFI)比例的增加而提高,PFI比例小于60%时增幅较为明显,但NOX排放高于单次喷射策略;PFI比例为60%时,随着缸内直喷(DI)时刻提前,CA10先提前后推迟,燃烧持续期逐渐缩短,燃烧效率和指示热效率在喷射时刻为-30°CA aTDC时达到峰值;随着DI压力的升高,燃烧效率和指示热效率表现为先增加后降低,NOX和soot排放明显降低;通过多次喷射和复合喷射的对比发现,当喷油比例较小时,使用多次喷射策略更能获得较好的燃烧及排放性能,当喷油比例较大时,使用复合喷射更能获得良好的燃烧及排放性能;相对于多次喷射,喷油压力对降低复合喷射策略下NOX及soot排放更为明显,并且通过使用复合喷射策略可以避免多次喷射策略对高喷射压力的依赖。
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