定容弹中甲缩醛-柴油混合燃料的燃烧和排放物生成特性的模拟研究

摘要

含氧燃料结合柴油不仅能够提高发动机热效率,同时能够减少排放,是一种简洁易操作且不需要对发动机进行过度改造的方法。甲缩醛(DMM)因为其本身不含C-C键结构且具有较高的十六烷值,是一种有潜力的替代燃料。为揭示甲缩醛燃料本身性质对燃烧的作用关系、除去喷油量、进排气、缸内流动等因素的干扰同时分析燃烧过程,借助定容弹系统结合仿真手段研究了不同甲缩醛比例下其混合燃料对燃烧和排放的影响。研究选用四种燃料,包括纯柴油(D100),10%DMM与90%柴油混合燃料(DMM10),20%DMM与80%柴油混合燃料(DMM20)和30%DMM与70%柴油混合燃料(DMM30)。研究发现,定容弹内火焰从喷油器底部着火,逐渐向外扩展,其最高温度在2500K以上。由放热曲线可以发现随着DMM比例的增大,着火延迟明显增长;DMM30的着火延迟最大,约为1.7 ms;但其缸内最高温度与柴油相近。此外,颗粒物排放随着DMM比例的增大先增大后减小,NOx和CO排放减少,但是碳氢化合物排放增大。本研究揭示了DMM燃料性质对燃烧的影响,为DMM应用于柴油机提供了基础数据,具有一定的指导意义。