柴油机富氧燃烧的粒径分布及多环芳香烃的演化历程研究

摘要

利用正庚烷的简化模型、Wang[1]的多环芳香烃(PAHs)详细机理及泽尔多维奇氮氧(NOx)模型,建立适用于描述柴油机富氧燃烧并能预测PAHs与NOx的化学动力学模型.使用CHEMKIN对组合模型与拉莫斯利佛尔(LLNL)正庚烷详细模型的缸内压力及温度计算结果进行对比,验证了化学模型的准确性.将化学模型与燃烧室计算流体力学(CFD)模型耦合,进行氧浓度为21％～24％的直喷式柴油机富氧燃烧的缸内数值模拟.开展与模拟计算相对应的发动机台架试验研究,用粒径分析仪测量不同进气氧浓度下颗粒物的数量与大小分布.研究结果表明:耦合计算可以准确预测富氧燃烧的缸内着火时刻及燃烧状况,NO及PAHs的变化趋势与试验测量值近似.分析5.5℃A ATDC时刻燃烧室内PAHs的质量分数分布切片可知,与21％进气氧体积分数的空气助燃相比,24％进气氧体积分数的富氧燃烧对PAHs形成具有明显的抑制作用.