【摘 要】
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生物柴油是清洁、安全的可再生燃料，是柴油的理想替代燃料。然而生物柴油的燃烧和排放性能与柴油有所不同，需要进一步研究，以获得生物柴油推广所需的技术。本文应用CFD软件AVL F
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生物柴油是清洁、安全的可再生燃料，是柴油的理想替代燃料。然而生物柴油的燃烧和排放性能与柴油有所不同，需要进一步研究，以获得生物柴油推广所需的技术。本文应用CFD软件AVL FIRE耦合化学动力学软件CHEMKIN，按照桑迪亚光学研究柴油机(SCORE)的几何参数及运行工况参数进行建模，将Jessica L.Brakora等人提出的ERC-bio机理和Golovitchev提出的碳烟生成机理结合起来作为生物柴油的燃烧机理，进行模拟研究，模拟所得的缸内压力和NOx排放与试验结果吻合较好。
应用上述模型，研究了生物柴油缸内燃烧和排放的特性以及边界参数对燃烧排放特性的影响；针对生物柴油NOx排放高的问题，研究了EGR途径、预喷射途径和富氮燃烧途径降低NOx排放的效果，主要结论如下：生物柴油中掺混柴油进行燃烧，随着柴油比例的增加，着火时刻逐步提前，缸内压力逐步增大，CO、NOx和Soot生成量增加。当量比为0.17时，NO2排放量不容忽视，可占NOx排放量的三分之一以上。当量比小于0.52时，NO排放主要受高温影响，并随着当量比增大快速上升；当量比大于0.52后，NO排放主要受到氧浓度的影响，小幅下降；因此，降低NOx排放关键在于控制燃烧温度。EGR降低NOx排放效果十分明显，EGR率从0增大到55%时，NOx降幅达90%以上，但随着EGR率的增大，CO和Soot质量分数峰值都不断增大。EGR率小于25%时，随着EGR率上升，NOx排放几乎是线性下降；混合气中氮气体积分数由79%增加到83%，NOx排放降幅达65%左右，发动机的功率稍微下降，油耗稍微上升，Soot和CO的生成量逐步上升；氮气体积分数每增加1%，NOx排放线性下降约3g/kW·h。
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