CO2掺混比对甲烷HCCI燃烧特性的影响

摘要

基于微型均质充量压燃(HCCI)自由活塞动力装置内自由活塞单次冲击过程,通过试验与数值模拟的方法,对比分析了甲烷掺混不同比例的CO2时,混合气着火时刻、微燃烧室内的温度、压力以及装置做功能力的变化.结果表明:在初始当量比为0.5时,甲烷中CO2的掺混使混合气着火时刻延迟、燃烧速率变慢,微燃烧室内的压力与温度峰值后移且降低,混合气体的爆燃现象得到改善.随着甲烷中CO2掺混比的增加,混合气的着火与燃烧不断恶化,装置的做功能力不断减弱,同时装置所需的启动能量不断增加;当CO2掺混比达到40%时,自由活塞的速度增量减少2.67m/s,平均有效指示压力减少0.584MPa,同时装置所需的启动能量增加至0.1824J.当CO2掺混比达到58%时,混合气无法被压燃,微动力装置不对外做功.在保证装置做功能力的基础上,甲烷掺混一定比例的CO2,微燃烧室内平均温度能够降低30~100K,微动力装置可以降低对微燃烧室材料的依赖,实现低温燃烧.