基于详细化学反应动力学的RCCI燃烧过程建模及影响因素分析.pdf

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1、第33卷第6期2016年12月内燃机与动力装置I．C．E＆PowerplantV01．33No．6Dec．2016【模拟计算】基于详细化学反应动力学的RCCI燃烧过程建模及影响因素分析姚登举，汪春梅，彭杨茗，李晶晶(合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽合肥230009)摘要：活性控制的压缩着火(RCCI)燃烧方式利用燃料反应活性的差异，实现可控、有组织的低温燃烧。燃烧受燃料活性分层控制，燃烧过程的计算有赖于详细的化学反应机理。利用开源CHEMKIN子程序库，本文构建了适合RCCI燃烧的准维多区模型，通过与试验

2、的对比，证明了该模型的合理性和可靠性。在此基础上计算了不同汽／柴油比例和喷油时刻对燃烧过程的影响，并分析了排放结果。关键词：RCCI；多区模型；详细化学动力学；燃烧中图分类号：TK421文献标志码：A文章编号：1673-6397(2016)06—0015—05RCCICombustionProgressModelingandInfluenceFactorsAnalysisBasedonDetafledChemicalKineticsYAODeng—ju，WANGChun—mei，PENGYang—ming，L

3、IJing—jing(SchoolofMechanicalandAutomobileEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：ReactivityControlledCompressionIgnition(RCCI)combustionmainlytakeadvanta—gesofthedifferentreactivityoffuelsthatproducecontrollableorganizedlowtemper

4、aturecombustionincylinder．BecauseofRCCIcombustioncontrolledbyreactivitystratification，it7Snecessarytocal—culatechemicalreactionusedetailedchemicalmechanismstosimulateRCCIcombustion．WiththehelpofopensourceCHEMKINsubroutines．azero-dimensionmulti-zoneRCCIcombu

5、stionmodelhasbeendeveloped．Aftervalidatedagainstexperimentaldata．theresultshowthatthemodeliSrea—sonableandreliable．Onthebasisofthismodel。theeffectofvariablegasoline／dieselratioanddieselinjectiontiminghasbeenstudied．theresultofcombustionandemissionsatdiffere

6、ntconditionhasbeenanalyzed．KeyWords：RCCI；Multi—Zone；DetailedChemicalKinetics；Combustion引言日益严格的环保标准和对高效率的追求促使内燃机研究人员不断探索新型燃烧方式¨1。其中活性控制的压缩点火(ReactivityControlledCompres-sionIgnition，RCCI)燃烧方式具有较好的应用前景。RCCI是在进气道中喷人反应活性低的燃料(如汽油)，形成均质混合气，在压缩冲程向缸内直喷反应活性高的燃料(如柴油)

7、，高活性燃料的自燃形成多个着火核心，在多处同时引燃低活性燃料，有利于实现定容燃烧，减小循环变动旧o。RCCI相对较低的峰值温度有效抑制了NO；的产生，燃料的均匀混合避免了碳烟生成。另外，RCCI燃烧的热效率较高，在一定的负荷范围内，甚至超过了传统的柴油机¨。51。RCCI燃烧是由化学反应动力学主导的过程旧。，受燃料活性分层、进气温度、EGR率等多种条件影作者简介：姚登举(1992-)，男，硕士研究生，研究方向为内燃机缸内燃烧分析。收稿日期：2016—11—03内燃机与动力装置2016年12月响。三维CFD受计

8、算速度限制，一般采用简化的反应机理明]。对与以化学反应动力学控制为主的RC-CI燃烧，必须采用详细的反应机理才能准确反映出实际燃烧过程。高活性燃料的分层直接影响到燃烧效率和排放，忽略燃料浓度梯度形成过程则无法准确计算RCCI燃烧。本文在xu等人多区模型基础上旧J，引入高活性燃料喷雾随时间和空间的演化，真实再现了活性分层的形成和发展。对汽油／柴油比例、喷油时刻对燃烧过程和排放的影响进行了研究。1多区模