低负荷下天然气-二甲醚RCCI发动机燃烧和排放的仿真研究

利用发动机仿真专用软件CONVERGE,研究低负荷工况下当量比、二甲醚喷射比例以及发动机转速对天然气-二甲醚双燃料在分隔式燃烧室中反应活性控制压燃(RCCI)燃烧和排放等性能的影响。以单缸Ricardo E6/MS配备MK.V预燃室的发动机为对象建立仿真模型,通过文献中的实验结果验证了模型的有效性。仿真结果表明,当量比为0.28～0.35时,放热率曲线表现为单个主峰,当量比为0.4～0.5时,放热率曲线表现为双峰;当量比为0.45时,发动机的动力性和经济性较好,NO_x、soot、HC和CO这4类污染物的排放量总体处于较低水平;发动机指示热效率和IMEP都随着二甲醚喷射比例的降低而增加,但二甲醚喷射比例过低时又会出现失火现象,二甲醚喷射比例为15%时,发动机的动力性和经济性最好,且NO_x排放量最低,但HC的排放量较高;在低负荷工况下,转速升高会导致燃烧相位推迟以及燃烧效率降低,甚至出现失火现象,转速为800 r/min左右时,双燃料发动机的燃烧和排放性能都表现得更好。