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定容弹与光学发动机中柴油/pode混合物喷雾和燃烧特性的可视化研究

定容弹与光学发动机中柴油/PODE混合物喷雾和燃烧特性的可视化研究

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作者：李权威长安大学

学位级别：硕士

节能和环保一直是内燃机发展的两大主题,柴油机因其转速低、扭矩大、稳定性较好而广泛应用于交通运输、农业和工程机械、军事等领域,但其较高的颗粒物排放限制了柴油机的发展和应用。使用含氧燃料作为柴油的替代燃料或者添加剂是降低颗... 详细信息

节能和环保一直是内燃机发展的两大主题,柴油机因其转速低、扭矩大、稳定性较好而广泛应用于交通运输、农业和工程机械、军事等领域,但其较高的颗粒物排放限制了柴油机的发展和应用。使用含氧燃料作为柴油的替代燃料或者添加剂是降低颗粒物排放,实现缸内高效清洁燃烧的一个重要途径。聚甲氧基二甲醚(Polyoxymethylene dimethyl ethers,简称pode)是一种含氧燃料,十六烷值较高,含氧量高,无C-C键,作为柴油的替代燃料可以降低颗粒物排放,pode与柴油混合时,无需对柴油机的供油系统和其他结构进行改动。本试验选取0柴油和pode作为试验用燃料,将pode按体积比0%、20%、50%和100%分别和0柴油掺混制备柴油/pode混合燃料,分别记为D100、P20、P50和P100,本文基于定容弹试验平台和光学发动机试验平台在100MPa,120MPa和140MPa喷油压力下进行了混合燃料定容弹喷雾、定容弹燃烧和发动机缸内燃烧试验,并对比分析了不同喷射策略下燃料特性对喷雾和燃烧规律的影响,具体结果如下:(1)定容弹喷雾特性试验中,柴油中添加pode,液相喷雾贯穿距离,喷雾锥角,喷雾面积减小,雾化效果未改善。增加喷射压力可以改善雾化效果,pode比例越高,改善效果越不明显。(2)定容弹燃烧特性试验中,pode比例越高,燃料的滞燃期越短;增加喷射压力能够缩短滞燃期;pode比例增加,碳烟生成量减小,燃料火焰自发光强度减弱。燃料的喷射压力影响D100和P20碳烟生成,喷射压力对P50和P100碳烟生成影响较小。(3)光学发动机燃烧试验中,随着pode比例增加,燃料的放热率、缸内压力峰值和缸内温度均降低,滞燃期缩短,通过改变喷射压力和喷射时刻可以增大D100和P20缸内压力峰值。燃料刚开始着火时,火焰温度较高,碳烟生成较少,燃烧中后期火焰温度降低,碳烟生成较多;pode比例越高,碳烟生成越少,增加喷射压力和提前喷油可以减少D100碳烟生成,增加喷射压力可以降低P20碳烟排放,增加喷射压力和提前喷油对P50和P100碳烟生成影响不明显。添加pode均能够缩短燃烧火焰的持续时间,使放热更加集中,减少后期放热,对提高发动机热效率有积极意义。

关键词：柴油/pode 喷雾燃烧可视化

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