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《天津大学》 2008年
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柴油机高效清洁燃烧方式基础理论研究

郑朝蕾  
【摘要】: 围绕φ? T燃烧原理图探索能避开NOx和soot排放区域的柴油机高效清洁新型燃烧方式是目前国际内燃机界研究的热点。本文以CFD与化学动力学耦合数值模拟研究为主要手段,结合实验研究,对均质充量压缩燃烧(HCCI)、混合气分层充量压燃(SCCI)和EGR稀释的低温燃烧(LTC)三种燃烧方式燃烧排放机理及高效清洁燃烧基础理论进行了系统研究。 本文首选以正庚烷为对象,研究了HCCI燃烧反应动力学机理,结果表明:正庚烷燃烧呈现低温反应和高温反应阶段双阶段燃烧。低温反应阶段发生的关键是庚烷基的两次加氧过程,高温反应阶段是CH2O氧化成CO2的过程。在此基础上发展了HCCI简化动力学模型,并建立与CFD耦合的数学模型。结果表明:低温反应先在气缸压缩余隙和燃烧室内壁发生;高温反应开始于燃烧室内核区及气缸压缩余隙。未燃碳氢(UHC)排放主要来自于侧隙,大部分CO排放在气缸壁面附近。HCCI燃烧和排放特性实验研究表明,混合气变浓,缸内最大爆发压力和放热率峰值都升高,主燃烧持续期缩短,燃烧效率升高,指示热效率先上升后下降,UHC排放先降低再升高,CO排放降低。 对正庚烷HCCI燃烧简化机理进行扩展和修正,发展了正庚烷分层充量压燃简化动力学机理。应用简化机理与CFD耦合,对缸内七种理论分层模式的燃烧及排放生成机理进行研究,结果表明:中心浓的前四种分层使着火时刻提前,最大压力升高率降低。七种理论分层燃烧UHC排放都比HCCI燃烧低,中心浓的分层使CO排放和NOx排放恶化,周边浓的后两种分层能使NOx排放基本不变而UHC排放和CO排放降低。对于预混/直喷分层燃烧来说,低温反应先发生在压缩余隙和凹坑内活塞表面附近的燃料均质分布区,而高温反应先发生在喷雾导致的浓混合气区域。在预混合气低温燃烧开始时刻附近喷油与中心浓的分层类似,小比例喷油条件下,-65 deg. ATDC前早喷与周边浓的分层类似。 最后,本文应用实验和CFD数值模拟对在低氧浓度条件下LTC机理进行了研究,结果表明:随着氧浓度的降低,缸内压力峰值降低,滞燃期延长且预混燃烧放热比例增加;碳烟排放先升高后降低,低氧浓度soot排放降低的本质是低缸内温度抑制了soot的生成。缸内温度降低导致NOx和CO排放快速降低;HC排放先降低,在低氧浓度条件下又快速升高。随着喷油压力增加,缸内流场速度和湍动能都增加。促进燃油与空气的混合,碳烟排放的最高值和最终值都很显著降低。NOx排放其最终生成量随喷油压力增加而增大。进气压力增大,增大进气压力能改善低氧浓度局部缺氧的情况。soot生成的最大值和最终值都随进气压力的增大而降低。进气压力增大,最大局部温度的降低使得NOx排放降低。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK421

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 霍亚军;朱庆功;张梦;张云娇;;客车柴油机排放控制技术的研究[J];拖拉机与农用运输车;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张全长;柴油机低温燃烧基础理论和燃烧控制策略的试验研究[D];天津大学;2010年
2 杨汉乾;涡轮增压和废气再循环耦合的HSDI柴油机清洁燃烧机理研究[D];湖南大学;2011年
3 鹿盈盈;重型柴油机低温燃烧及燃烧路径的研究[D];天津大学;2012年
4 张克松;柴油机燃烧的数值模拟研究[D];山东大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 陈乃转;不同喷孔方案对直喷式柴油机缸内燃烧及排放影响的数值模拟[D];天津大学;2010年
2 陈慧;重型柴油机燃烧过程优化的仿真研究[D];天津大学;2012年
3 陈蓉;梭式陶瓷窑炉二甲醚及其混合燃料燃烧过程的数值模拟[D];昆明理工大学;2011年
4 周庭波;丁醇柴油混合燃料燃烧和排放性能的试验研究[D];湖南大学;2012年
5 孟凡举;柴油添加尿素水溶液降低柴油机NO_x排放的实验与模拟研究[D];河北工业大学;2013年
6 谷静波;正丁醇/生物柴油双燃料高预混压燃(HPCC)的试验研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 苏万华,林铁坚,张晓宇,裴毅强,赵华;MULINBUMP-HCCI复合燃烧放热特征及其对排放和热效率的影响[J];内燃机学报;2004年03期
2 尧命发,郑尊清,沈捷,张波,陈征;辛烷值对均质压燃发动机燃烧特性和性能的影响[J];燃烧科学与技术;2004年03期
3 裴毅强;董素荣;宋崇林;郭振鹏;魏国东;杨铁皂;;基于电控燃油喷射技术的柴油机全气缸取样系统的设计与开发[J];燃烧科学与技术;2006年02期
4 黄晨;尧命发;;DME燃料HCCI燃烧过程及排放的数值模拟[J];燃烧科学与技术;2006年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王绍梅,李惠云,袁小勇;汽车尾气催化净化催化剂的研究进展[J];安阳师范学院学报;2004年05期
2 宁智,宋波,资新运,刘建华;柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体过滤机理及影响因素[J];北京交通大学学报;2005年04期
3 姚宝峰;胡琰;马冠钦;郑亚银;李国岫;;稀燃天然气发动机缸压数据采集及循环变动分析[J];北京交通大学学报;2008年04期
4 谭建伟;葛蕴珊;李文祥;张世鹰;;非道路用柴油机与车用重型柴油机排放标准相关性研究[J];车辆与动力技术;2005年04期
5 钟科;韩秀坤;张学敏;尚煜;;车用乙醇汽油加MAZ添加剂的应用研究[J];车辆与动力技术;2005年04期
6 朱荣福;赵校伟;韩秀坤;陆小明;何超;;燃用生物柴油对柴油机喷射过程的影响[J];车辆与动力技术;2006年04期
7 邹诚;牛兴荣;;拖拉机柴油发动机的排放特性[J];北京农业工程大学学报;1993年02期
8 张文明,冯雅丽,廖明;用时频分析检测柴油机的爆震[J];北京科技大学学报;1999年02期
9 王军;张幽彤;黄军;丁小亮;;高压共轨柴油机燃烧室匹配设计[J];北京理工大学学报;2010年10期
10 高思远;赵长禄;陈振南;张付军;;增压柴油机耦合条件下的环境影响研究[J];北京理工大学学报;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王婉珠;梅卫江;钱兴盛;;涡流室式发动机燃烧室节能镶块的研究与试验[A];第十一次全国农机维修学术会议论文集[C];2003年
2 王昊;武斐;袁忠庄;;CA7136威姿轿车欧Ⅲ排放的标定[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
3 曹丽;业红玲;王继先;王务林;;柴油机微粒捕集器技术研究进展[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
4 魏明锐;;柴油机车排放尾气在大气中演化历程研究[A];湖北省内燃机学会2009年学术年会论文集[C];2009年
5 许伯彦;张勇;齐运亮;;适用于高含硫柴油的车用柴油机尾气净化装置(DPF,DPNR)的开发研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
6 熊远梅;石永泉;;催化转化器与发动机的匹配[A];第五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2008年
7 华东旭;;CNG发动机电控单元控制软件设计[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年
8 赵春生;刘艳利;丁技峰;;某柴油机炭烟排放改善研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
9 李理光;张旭升;胡宗杰;邓俊;吴志军;;生物柴油的喷雾及燃烧与排放特性研究[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
10 魏安;闫耀光;;船舶柴油机重复喷射分析及应用[A];第四届广东海事高级论坛论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡皓;三效催化转化器长寿低排放机理及性能优化研究[D];湖南大学;2010年
2 王曙辉;旋转式连续微波再生微粒捕集器再生机理及结构优化研究[D];湖南大学;2010年
3 张辉;轿车柴油机微粒捕集器工作过程数值模拟及再生控制策略研究[D];吉林大学;2011年
4 赵弘志;汽油机动力总成系统匹配标定及优化研究[D];吉林大学;2011年
5 姚春玲;汽油机进气混合O_2/CO_2的燃烧机理与性能研究[D];东北林业大学;2011年
6 王子玉;柴油机燃用小桐子油的燃烧过程试验与模拟研究[D];江苏大学;2011年
7 姚宝峰;稀燃天然气发动机燃烧循环变动特性及动力学特征研究[D];北京交通大学;2011年
8 任毅;柴油机燃用柴油-含氧化合物混合燃料燃烧与排放研究[D];西安交通大学;2007年
9 刘云卿;壁流式柴油机微粒捕集器捕集及微波再生机理研究[D];湖南大学;2009年
10 孙田;复合激光诱导荧光定量标定技术及其对柴油喷雾特性研究的应用[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张坤;车用柴油机冷EGR温度控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
2 张波;缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张万煌;TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 尹和俭;紧凑式SCR净化消声装置设计与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 方立辉;4G94D4发动机电喷系统台架匹配试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 黄瑞;改善汽油机起动暖机过程的试验与仿真研究[D];浙江大学;2010年
7 张乐超;柴油机燃油喷雾过程的模拟计算及实验研究[D];浙江大学;2011年
8 晏冬霞;铈铁基复合氧化物的制备及其催化碳烟燃烧性能研究[D];昆明理工大学;2010年
9 何常明;柴油机螺旋进气道的参数化设计[D];昆明理工大学;2009年
10 陈男;高原环境下高压共轨柴油机燃用生物柴油的应用研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张正智;;中国柴油乘用车发展现状[J];汽车工业研究;2008年09期
2 罗马吉,黄震,蒋炎坤,陈国华;内燃机进气过程多维数值模拟的研究[J];车用发动机;2003年05期
3 韩东;吕兴才;黄震;;柴油机低温燃烧的研究进展[J];车用发动机;2008年02期
4 罗远荣;张纪元;;甲醇柴油乳化燃料的研究[J];柴油机;1991年06期
5 黄忠水,纪威,鄂卓茂;柴油乳化燃料的配制及应用[J];柴油机;2002年01期
6 王学健;迎接生物质经济新时代[J];发明与创新(综合版);2005年04期
7 于吉超;刘德新;冯洪庆;;柴油机进气涡流自动试验系统设计与评价方法[J];中国工程科学;2007年05期
8 韩志玉;陈征;刘敬平;刘云;;现代乘用车柴油机技术[J];中国工程科学;2009年11期
9 罗马吉;黄震;彭小圣;李德钢;乔信起;;二甲醚HCCI燃烧高温反应动力学分析[J];工程热物理学报;2006年01期
10 黄勇成;韩旭东;尚上;王丽;;玉米秸秆生物油-柴油乳化油的燃烧特性[J];工程热物理学报;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙田;复合激光诱导荧光定量标定技术及其对柴油喷雾特性研究的应用[D];天津大学;2008年
2 张全长;柴油机低温燃烧基础理论和燃烧控制策略的试验研究[D];天津大学;2010年
3 周重光;LPG发动机三维燃烧模拟计算与试验研究[D];浙江大学;2003年
4 曹海亮;微尺度燃烧特性及微能源系统的研制[D];中国科学技术大学;2006年
5 贾明;均质压燃(HCCI)发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究[D];大连理工大学;2006年
6 郑清平;压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D];天津大学;2006年
7 牛建英;战略矿产资源供应安全研究[D];中国地质大学(北京);2007年
8 钟绍华;内燃机均质压燃(HCCI)的建模和试验研究[D];华中科技大学;2006年
9 石秀勇;喷油规律对柴油机性能与排放的影响研究[D];山东大学;2007年
10 黄豪中;柴油均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程数值模拟和实验研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙辉;反射炉燃油雾化燃烧CFD数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
2 胡志林;柴油机匹配二级增压系统性能试验与模拟研究[D];天津大学;2010年
3 李丽;点燃式甲醇发动机燃烧过程模拟及燃烧室参数优化[D];河北工业大学;2011年
4 杜标;乘用车柴油机燃用丁醇柴油混合燃料的试验研究[D];湖南大学;2011年
5 马福军;在柴油机上燃用乙醇柴油的实验研究[D];大连理工大学;2002年
6 梁霞;二甲基醚/甲醇双燃料均质压燃燃烧数值模拟研究[D];天津大学;2005年
7 李红键;氢气燃烧低NO_x排放特性及数值模拟[D];浙江大学;2006年
8 洪亮;含氧燃料对柴油发动机的燃烧和排放性能影响研究[D];上海海事大学;2006年
9 刘宇;基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计[D];吉林大学;2006年
10 芮鹏;高强化柴油机性能优化及可调涡轮增压系统匹配的仿真研究[D];北京交通大学;2007年
【二级引证文献】
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1 张全长;尧命发;郑尊清;徐佳;;进气压力对柴油机低温燃烧的影响[J];内燃机学报;2012年05期
2 张全长;尧命发;郑尊清;徐佳;;DMF-柴油发动机燃烧和排放特性的试验[J];内燃机学报;2012年06期
3 张全长;张朋辉;郑尊清;徐佳;;预喷对柴油机低温燃烧影响的试验研究[J];内燃机工程;2014年02期
4 张全长;尧命发;郑尊清;徐佳;;柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J];内燃机工程;2014年04期
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1 王峰;柴油机低温燃烧过程中多环芳香烃生成机理的构建及多维模拟研究[D];重庆大学;2012年
2 贾和坤;轻型车用柴油机预混合低温燃烧机理及排放控制研究[D];江苏大学;2013年
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1 陈慧;重型柴油机燃烧过程优化的仿真研究[D];天津大学;2012年
2 李永哲;低温燃烧柴油、汽油燃料替代物的试验研究[D];天津大学;2012年
3 张军;进气条件对柴油机低温燃烧过程影响的数值模拟研究[D];天津大学;2012年
4 赵瑞青;正丁醇—柴油混合燃料低温燃烧过程数值模拟研究[D];广西大学;2013年
5 谭凌;改性汽油部分预混压燃发动机的试验研究[D];华中科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 刘仪,季雨,郭英男,刘巽俊;柴油机全气缸取样系统及其缸内微粒形成过程研究中的应用[J];内燃机学报;1990年02期
2 裴毅强,苏万华,林铁坚;一种基于稀扩散燃烧的BUMP燃烧室及其对柴油机碳烟和NO_x排放影响的实验研究[J];内燃机学报;2002年05期
3 林铁坚,苏万华,裴毅强;基于电控高压共轨燃油系统的多脉冲复合控制燃烧系统[J];内燃机学报;2002年06期
4 张晓宇,苏万华,裴毅强,赵昌普,林铁坚,赵华;Bump环强化柴油混合过程的数值模拟研究[J];内燃机学报;2005年01期
5 刘仪,刘巽俊,白翎;柴油机全气缸取样技术存在的几个问题[J];内燃机学报;1995年03期
6 尧命发,郑尊清,秦静,汪洋,余本雄;二甲基醚/天然气双燃料均质压燃的燃烧特性[J];燃烧科学与技术;2004年01期
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1 陈征;二甲醚/甲醇双燃料均质压燃发动机的试验研究[D];广西大学;2004年
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1 刘永峰;张幽彤;;激光诱导荧光检测器测试高速柴油机缸内温度研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
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