射流溫度對高溫氣體射流控制壓縮著火的影響

祝佩，田華，孟相宇，崔靖晨，田江平，隆武強

(1.大連理工大學內燃機研究所，遼寧大連，116024；2.大連理工大學化工機械與安全學院，遼寧大連，116024)

為了保持柴油機高熱效率的優點，并同時降低NOx和soot排放，胡國棟[1]于1981年提出了“柴油機熱預混合燃燒”概念，即在壓縮著火前，將柴油全部噴入缸內形成較為均勻的預混合氣以降低局部當量比，實現多點自燃和快速燃燒。國內外研究者對柴油預混合壓燃進行了廣泛研究[2-6]。HASEGAWA 等[7-8]提出了UNIBUS燃燒系統，在缸內進行2次噴射，保證第1次噴射的燃油僅發生低溫反應，通過第2次主噴來控制著火相位。KIMURA等[9]提出了MK燃燒系統，通過晚噴結合高渦流比和高EGR 率的方式，將著火相位控制在上止點附近。WANG等[10-12]提出了反應活性控制壓縮著火(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃燒方式，在進氣道或缸內噴射高辛烷值燃料，利用缸內早噴高十六烷值燃料引燃，并通過改變2種燃料比例調節混合氣活性，進而控制燃燒過程。然而，柴油預混合壓燃仍然存在著火相位難以控制、負荷拓展受限等諸多問題[13-15]。為了實現全工況下柴油預混合壓燃著火相位主動控制的目的，本文作者研究高溫氣體射流控制壓縮著火(jet controlled compression ignition, JCCI)的方法：采用進氣門早關或者晚關的方式，降低有效壓縮比，使預混合氣在壓縮終了時處于接近自燃而又不能自燃的臨界狀態。在上止點附近，射流噴入一定量的高溫氣體，觸發多點自燃，實現對著火相位的有效控制。利用三維CFD耦合簡化化學反應機理的方法研究高溫氣體JCCI 方式的著火和燃燒過程，并分析射流溫度對其燃燒和排放特性的影響。……