压缩比对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

在1台由DH1115单缸柴油机改装而成的电热塞引燃式直喷甲醇发动机上,使用CFD模拟软件Converge耦合甲醇氧化详细化学动力学机理,研究了压缩比对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响。结果表明,压缩比对甲醇在电热塞引燃燃烧方式下的燃烧及非常规排放有着重要影响:提高压缩比,有利于甲醇的蒸发,提高甲醇混合气均匀性;较高的压缩比可以使甲醇着火时刻提前,缩短滞燃期,甲醇着火更加稳定,同时也有助于促进甲醇完全燃烧;甲醛及未燃甲醇排放均随着压缩比的提高而降低,但降低幅度随压缩比增大而逐渐减小,在压缩比提高到19及以上时,甲醛及未燃甲醇排放分别小于0.4 mg/(kW·h)和3.1 mg/(kW·h)。

喷射压力对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

基于电热塞引燃式直喷甲醇发动机,采用三维数值模拟方法研究了喷射压力对甲醇雾化、空燃混合、燃烧、排放的影响。研究表明:提高喷射压力使可燃混合气的均匀程度提高,而缸内平均温度和压力降低。火核形成于电热塞端部,火焰传播呈现出与柴油机和汽油机不同的规律。在高喷射压力下,处于靠近电热塞一端的燃烧室凹坑中的可燃混合气首先燃尽,而后火焰向外部传播。在排放物方面,喷射压力越大,膨胀行程中甲醛的含量越高,但排气中甲醛残余量越低,膨胀段甲醛与排气过程产生的甲醛相比可忽略不计。增大喷射压力有利于增加发动机的膨胀功,提高动力性,但喷射压力过高导致早燃,反而有损动力输出。

进气温度对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响研究

通过模拟软件CONVERGE耦合甲醇氧化详细化学动力学机理,在1台由DH1115单缸柴油机改装而成的电热塞助燃式直喷甲醇发动机上,研究了进气温度对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响。结果表明,提高进气温度,有利于改善甲醇的蒸发及扩散,提高甲醇与空气混合质量,改善燃烧质量、降低非常规排放。当进气温度从300K提高到360K时,压力、放热率和温度峰值提升显著,甲醛及未燃甲醇排放分别减少到了0.1mg·kWh^-1、0.2mg·kWh^-1,降低幅度接近100%。