二甲醚发动机采用PCCI-DI燃烧方式的研究

开展了DME PCCI-DI发动机燃烧和排放特性的试验研究,并与DME HCCI发动机的性能进行了对比。结果表明:DME PCCI-DI发动机的输出功率在一定程度仍然受到均质浓混合气燃烧爆震的限制,但发动机的功率输出较DME HCCI发动机有较大的提高。HCCI发动机的NOx的排放能维持在非常低的水平,但其HC和CO排放远高于DME PCCI-DI发动机,且其只能在很窄的范围内工作。由于DME PCCI-DI发动机具有一定的预混燃烧量,从而使扩散燃烧速率加快,是一种具有最高爆发压力较小、压力升高率较低以及低燃烧噪声的一种燃烧模式。在目前HCCI发动机没有完全成熟的条件下,PCCI-DI模式是兼顾HCCI燃烧优点,拓宽HCCI发动机运转范围的较为合理的一种燃烧模式。

二甲醚发动机PCCI-DI燃烧的数值模拟(Ⅰ)

以WAVE破碎模型替代KIVA程序中的TAB液滴破碎模型,利用部分搅拌反应器(Partially Stirred Reactor,PaSR)燃烧模型结合详细化学反应机理并考虑湍流混合作用对燃烧速率的影响,可成功地将Super Cray工作站上运行的KIVA-Ⅲ程序移植到PC机上对二甲醚发动机PCCI-DI燃烧过程的三维数值模拟。

冷EGR对DME PCCI-DI发动机燃烧和排放特性影响的试验研究

PCCI-DI是一种部分预混充量压缩着火和燃料直接喷射燃烧的组合工作方式,可有效降低发动机的NOx排放,但其在高负荷工作时易受到爆震影响,导致发动机功率下降,排放恶化。为此,开展了冷EGR对DME PCCI-DI发动机燃烧和排放特性影响的试验研究。结果表明:随着EGR率的增加,缸内最高燃烧压力下降,主燃烧期推迟并略有延长,NOx排放下降,但较大的EGR率会导致PCCI-DI发动机HC和CO排放迅速升高。采用冷EGR在一定程度上可以改善PCCI-DI发动机的燃烧过程,拓宽发动机的工作范围。

DME预混合引导进气实现PCCI-DI燃烧的试验研究

在单缸二甲醚发动机上开展了从进气管导入部分DME实现PCCI-DI燃烧的试验研究。结果表明,采用PCCI-DI工作模式时发动机可在较宽广的转速和负荷下运行,热效率增加,NOx排放下降,但HC和CO排放有所上升;随着进气管中导入的二甲醚量的增加,NOx,HC和CO排放都随之增加;此外,发动机采用PCCI-DI工作方式时,供油提前角可在原DME直喷压燃发动机的基础上进一步推迟。

不同参数对PCCI-DI发动机燃烧压力和温度影响的数值模拟研究

采用一部分DME燃料在发动机进气管与空气预先混合形成均质混合气进入气缸,在压缩行程末期利用压燃式发动机的燃油喷射装置喷入柴油实现PCCI-DI燃烧,开展了不同参数对PCCI-DI发动机燃烧温度和压力影响的数值模拟研究。结果表明,随着供油提前角的提前和二甲醚预混比的增加,PCCI-DI发动机缸内的最高爆发压力和最高燃烧温度升高,涡流比和喷油器参数也对燃烧温度和压力有一定影响。