PCCI柴油机燃用DMC和生物柴油的燃烧活性调节模拟研究

应用CHEMKIN-PRO化学反应动力学和Converge三维模拟仿真相结合的手段,研究了DMC(碳酸二甲酯)和大豆生物柴油两种酯类燃料对低负荷下采用“预喷+预喷+主喷”喷油策略的PCCI(premixed charge compressed ignition)柴油机燃烧与排放的影响。建立并验证了DMC-柴油混合燃料机理模型,分析了DMC-柴油和生物柴油-柴油两种混合燃料体系中低温下关于OH的反应流。结果表明:添加含氧燃料后OH生成量及反应系统活性增加,B10燃料(在柴油中添加10%质量分数的大豆生物柴油)的OH生成量比D10燃料(在柴油中添加10%质量分数的DMC)高,且随生物柴油掺混量增加而增加。D10燃料对反应系统活性的增加作用体现在整个反应系统中,燃空当量比浓区减少,油气扩散情况较好,而B10燃料反应系统活性的增加作用则仅体现在局部区域中,燃空当量比浓区及局部高温区域增加,但可燃混合气区域缩小。相比于柴油,D10,B10和B48(在柴油中添加48%质量分数的大豆生物柴油)燃料的NO x排放分别升高了6.2%,5.3%和8.1%,soot排放分别降低了58.1%,23.5%和68.4%。

长短链酯与柴油混合燃料的氧化反应活性研究

为了研究交叉反应对碳酸二甲酯(DMC)-柴油和生物柴油-柴油混合燃料的低温和高温氧化作用的影响,利用定容均质反应器分别计算了DMC-柴油和生物柴油-柴油混合燃料重要组分浓度和反应路径变化差异。采用Converge软件自带正庚烷机理来替代柴油,该机理包含42种组分和168个基元反应。利用定容均质反应器分别计算D10,D50燃料(在柴油中掺混10%,50%质量分数DMC)和B10,B50燃料(在柴油中掺混10%,50%质量分数生物柴油)中重要组分浓度及反应路径的变化,分别分析了在初始温度为900K、初始压力为4.3 MPa、当量比为1与在初始温度为1350K、初始压力为6MPa、当量比为1两种不同工况下D10,D50,B10,B50混合燃料燃烧反应体系中关于OH的交叉反应流情况。分析结果表明:在两种工况下D10燃料体系中OH生成量增多,促进反应进行;D50燃料体系中,OH生成量减小,削弱反应进行;B50燃料体系活性均大于B10。结合低温和高温下DMC-柴油和生物柴油-柴油混合燃料交叉反应流可以发现,CH_(2)O→HCO→CO这条反应路径在混合燃料交叉反应中占有重要地位。