生物柴油发动机NOx排放影响因素的数值模拟.pdf

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1、第40卷第4期2011年8月小型内燃机与摩托车SMAI上INTERNALCOMBUSTIONENGIINEANDMOTORCYCLEV01．40No．4Aug．2011生物柴油发动机NO工排放影响因素的数值模拟毛功平王忠安玉光倪培永魏胜利(江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013)摘要：根据生物柴油与柴油物性参数的差别，对柴油缸内喷雾燃烧模型进行修正，建立了生物柴油的缸内喷雾燃烧模型，利用该模型计算得到的缸内压力示功图与试验结果进行对比，验证了模型的准确性；利用AVL—fire软件，计算了发动机参数对生物柴油NO。排放的影响规律，着重考察了喷孔直径、喷雾锥角、喷油提前角、EGR率

2、对燃烧温度和NO，排放的影响。关键词：生物柴油喷雾燃烧模型氮氧化物数值模拟中图分类号：TK428．9文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)04—0054—06NumericalSimulationofEffectFactorsonNOxEmissionfromBio--DieselFuelEngineMaoGongping，WangZhong。AnYuguang，NiPeiyong。WeiShengliSchoolofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity(Zhenjiang，Jiangsu，212013，Ch

3、ina)Abstract：Thesprayandcombustionmodelsofbio．dieselfuelhavebeenamendedandbuiltonthebasisofthedifferencesofphysicalandchemicalcharacteristicsbetweenbio．dieselfuelanddieselfuel．Theveracityofthenewmodelshasbeentestedbycomparisonofexperimentalresultsandsimulationresult．Theeffectsofdieselengineparam

4、etersoncombustiontemperatureandNO。emission，suchasnozzleorifice，sprayconeangle，in-jectiontiming，andEGRratio，havebeeninvestigatedindetailaccordingtothesimulationresultsusingAVL—firesoftware．Keywords：BiMie∞lfuel，Spray，Combustionmodel，NO，，Numericalsimulation引言生物柴油是一种重要的可再生能源，主要来源于动植物油脂、工程微藻和餐饮废油等，可作

5、为矿物柴油的优质替代品。发现燃用生物柴油及其与柴油的调合燃料，CO、HC和碳烟降低35％～50％，颗粒降低40％一60％，氧化硫、醛类、多环芳烃类等排放物也大量减少，但NO。有不同程度的升高。国内外学者围绕生物柴油发动机的NO，排放开展了大量的研究工作Ll叫，主要通过台架试验的方法，研究了EGR率、双燃料系统、发动机工况等因素对NO，排放的影响规律，但没有系统的研究发动机参数对NO。排放的影响。本文将结合生物柴油的物性参数，修正生物柴油的喷雾、燃烧和NO。生成模型，利用CFD软件(AVL—fire)，模拟生物柴油发动机NO。的生成，重点考察喷孔直径、喷雾锥角、喷油提前角、EGR率对NO

6、，排放的影响，为实现生物柴油发动机的低NO。排放提供一定的理论基础。1生物柴油缸内喷雾燃烧模型与修正1．1生物柴油物性参数的测量采用美国安捷伦(Agilent)公司生产的6890GC／5973NMSD气相色谱／质谱联用仪，对生物柴油(菜籽油甲酯)的酯类组成进行了测量，根据生物柴油样品组分及其含量，得到生物柴油的拟合分子式，并计算生物柴油样品中碳、氢、氧的含量，用于CFD软件中的参作者简介：毛功平(1980一)。男，博士研究生．主要研究方向为动力机械燃烧过程及捧放控制。第4期毛功平等：生物柴油发动机NO，排放影响因素的数值模拟55数设定。采用WZR—IT—B微电脑自动热量计测量其热值。油

7、品其它参数均通过专门仪器测得。表2为生物柴油和柴油物性参数的对比(E。、‰分别为试样液体10％和90％体积的馏出温度)。由表l知，生物柴油的密度、粘度、十六烷值均高于普通柴油，而馏程较窄，沸点较高，其挥发性较柴油差。表l生物柴油和柴油的物性参数特性生物柴油柴油20。C的密度／(g·mL一)0．88O．83柏℃动力粘度／(mm2·it一)4～62—4闭口闪点／℃>10060十六烷值≥56≥49低热ca／(MJ·L。)39．87142．5含硫质量分