高海拔共轨柴油机煤基复合燃料排放的数值模拟

为分析煤基复合燃料对共轨柴油机高海拔碳烟和NOx排放的影响,基于AVL FIRE数值分析软件,建立煤基复合燃料柴油机高海拔燃烧过程仿真模型并进行试验验证。探究煤基复合燃料柴油机高海拔缸内物理场变化规律和碳烟(Soot)与NOx形成历程。结果表明:随着海拔的升高,煤基复合燃料柴油机缸内气流运动速度最大值减小,最高燃烧温度和燃空当量比增大,NO质量分数减少,但Soot质量分数增多且最大值对应曲轴转角增大。与海拔3 500 m相比,海拔5 500 m煤基复合燃料柴油机燃烧后期NO减少69.8%,Soot增多18.6倍。与燃用柴油相比,煤基复合燃料柴油机燃空当量比降低,NO增多,Soot减少,且海拔越高Soot减少幅度越大,海拔5 500 m时Soot减少83.1%。

煤基复合燃料柴油机不同海拔燃烧与排放特性

基于柴油机高海拔燃烧与排放特性模拟试验台,开展了煤基复合燃料(33%煤基含氧燃料,67%-35#柴油)柴油机不同海拔燃烧与排放特性研究。结果表明,随着海拔升高,煤基复合燃料柴油机最高燃烧压力降低,放热率峰值下降,滞燃期延长,PM2.5排放增加,海拔2500 m标定工况PM2.5排放比平原增加28.9%。与燃用柴油相比,相同海拔下,煤基复合燃料柴油机滞燃期延长,燃烧持续期缩短,PM2.5排放减少,且海拔越高PM2.5排放降低幅度越大。煤基复合燃料柴油机高海拔燃烧过程数值模拟结果表明,海拔5500 m煤基复合燃料soot排放明显降低。