【摘 要】
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使用二甲醚燃料微引燃（Micro-Flame Ignition,MFI）汽油混合燃烧过程,可以有效改善汽油高稀释燃烧的可控性,从而进一步提高其热效率。为了从机理上研究MFI混合燃烧过程,本研究尝
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使用二甲醚燃料微引燃（Micro-Flame Ignition,MFI）汽油混合燃烧过程,可以有效改善汽油高稀释燃烧的可控性,从而进一步提高其热效率。为了从机理上研究MFI混合燃烧过程,本研究尝试构建了一个可以兼顾不同DME-PRF燃料掺混比例的化学反应动力学简化模型。然后将该模型应用于二甲醚微引燃混合燃烧过程的仿真研究,结合单缸发动机实验,探索了不同DME喷射时刻下的微火源的分布形式及其对整体燃烧放热过程的影响。首先通过层级扩展的方式,从CO/H2内核基团的反应开始,在此基础上逐步加入C1-C3过渡反应机理模块,以及C4-C7/C8的PRF子机理和DME子机理模块。最终得到一个包含79种组分267个基元反应的多组分替代燃料简化机理。激波管实验验证结果表明,该机理可以较准确地预测不同温度、压力、当量比下单一燃料和混合燃料的着火延迟;均质压燃发动机实验证明,该机理对于着火相位和放热率有着不错的预测效果。在前期对DME-PRF化学反应动力学机理研究的基础上,将机理模型应用于探究不同工况下DME直喷时刻对微引燃混合燃烧放热过程的影响。首先通过试验研究,在几组不同负荷工况下改变DME的喷射时刻,得到其对混合燃烧宏观放热的影响规律。然后通过三维CFD仿真研究,模拟不同DME喷射时刻下的微引燃混合燃烧过程。结果表明,试验与仿真得出的规律具备较好的一致性,进一步证实了机理模型在发动机仿真中的适用性。实验与仿真结果表明:DME的喷射时刻对不同负荷下的燃烧过程宏观放热率影响趋势差别不大,且并非单调。在不同负荷工况下,总是存在效果最佳的点。在此之前,随着DME喷射时刻的推迟,混合燃料滞燃期缩短,燃烧相位提前,燃烧放热峰值逐渐减小。前期反应加快,后期放热变得更加温和。但是当喷射时刻推移到最佳点之后,继续推迟DME喷射时刻会导致主燃期放热率峰值急剧下降,燃烧持续期过长。
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