基于微波辅助点火的甲醇着火特性研究

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“液态阳光”甲醇作为内燃机的一种替代燃料,有助于我国实现双碳目标。但甲醇发动机在低温环境下难以着火,使用微波辅助点火技术可以增强点火过程进而有效解决甲醇发动机的着火问题。因此,基于定容燃烧弹系统,本文采用微波辅助点火技术进行了不同环境因素和微波参数下的甲醇试验研究,为在甲醇发动机中应用微波辅助点火技术提供技术指导。本文首先对比了甲醇与异辛烷(代表汽油)两种燃料的微波点火特性,发现不同条件下甲醇均比异辛烷燃烧更快,且馈入微波均能增强两种燃料的点火。对比试验表明甲醇发动机中应用微波辅助点火具有可行性。其次,研究了不同环境下微波辅助点火技术对甲醇着火能力的增强规律。研究表明,不同当量比、压力和温度下馈入微波对甲醇燃烧均有增强,且在不同压力和温度下馈入微波均能拓展甲醇的稀薄燃烧范围。结果表明不同工况下微波辅助点火技术对甲醇点火过程均有促进作用。随后,本文进行了甲醇微波辅助点火的微波参数调控研究,以获得更佳的微波馈入策略。结果表明增大微波功率和微波频率均有助于甲醇的点火,且相对于提前馈入微波,微波的延迟馈入对甲醇点火具有更好的增强效果。最后,本文总结归纳了微波辅助点火的相关增强机制。微波辅助点火产生的等离子体射流能提高火焰锋面的燃烧速度来促进甲醇燃烧,当压力减小时等离子体射流对火焰的推动效果增大从而使燃烧增强,而微波频率增大能诱导等离子体射流出现在更多的火焰方向上来增强燃烧。
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