分会场

内燃机碳中和与排放控制

摘要

聚甲氧基二甲醚（PODE）/甲醇双燃料RCCI燃烧是一种清洁替代燃料与新型燃烧方式相结合的高效燃烧模式，然而，PODE/甲醇双燃料发动机缸内NOx生成过程和排放规律依然缺乏系统的研究。本研究采用台架试验和数值仿真相结合的方法，开展了PODE/甲醇双燃料发动机NOx生成特性的研究。首先，在一台改造的四缸高压共轨发动机上实现了PODE/甲醇双燃料燃烧模式，开展了PODE/甲醇双燃料发动机NOx排放特性的试验研究，研究了甲醇比例、喷油正时和进气温度对PODE/甲醇双燃料发动机NOx排放的影响规律。结果表明，双燃料燃烧能够同时降低NOx排放，且双燃料燃烧模式的NOx排放中NO比例减少，而NO2排放增加。与纯PODE（M0）模式相比，在50%甲醇比例（M50）双燃料模式下的NOx排放减少了12.4%，其中NO排放降低了74.6%，而NO2排放增加了26.7%。喷油正时提前或进气温度增加均会导致NO和NO2排放增加。其次，利用CFD软件CONVERGE耦合PODE/甲醇化学动力学机理建立了双燃料RCCI发动机缸内燃烧的数值模型，详细解析了缸内温度场、重要自由基以及污染物浓度的分布特征与演变过程，研究了双燃料燃烧NOx的生成过程及影响因素。结果表明，与纯PODE相比，在50%负荷下，双燃料模式的NOx排放比纯PODE模式下降了66.8%。随着甲醇比例的增加，NO和N2O排放减少，双燃料的HO2峰值质量增加156.2%。喷油压力的增加会改善双燃料发动机缸内燃料与新鲜充量的混合质量，同时也促进了自由基OH和HO2的生成。随着进气压力的增加，双燃料发动机缸内充量的氧含量提高，缸内温度呈下降趋势，导致自由基OH和HO2生成速率下降。喷油压力和进气压力的增高产生的局部高温都会导致NOx的增加。

关键词

RCCI模式;聚甲氧基二甲醚;甲醇;氮氧化物;自由基;排放特性

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