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颗粒物排放的柴油机的碳烟和sof.doc

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颗粒物排放的柴油机的碳烟和sof.doc

上传人:xnzct26 2022/1/15 文件大小:381 KB

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文档介绍

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直喷,由于燃烧和形成的污染物排放的热量释放。
在每个步骤喷入燃烧室的燃料被划分成在径向方向上分布的小区域,图1显示了某一瞬间的区域图。
随着时间步骤的进展,连续喷射使燃料喷雾包喷射在轴线方向。每个包中的区域被假定为燃料的质量相等,但根据不同的瞬时喷射率在包形成的时间在不同的包的区域中的燃料量可能会有所不同。在包中的燃料的质量可以计算使或用经历来设定喷射程序、腔室压力和喷油器的几何形状。假定区域之间没有混合,也没有交换。在径向方向上的区域的数目是固定的,无论注入的燃料的量或时间步长,并通过平衡计算要求的精度。然而,在轴向方向上的区域的数目由注入时间和计算时间步长确定。燃料喷雾终止,新鲜空气进入这些区域。燃料液滴蒸发和燃烧发生在每个区域的边界。假定在不同区域之间的新鲜空气夹带,没有质量和能量交换。每个独立的区域都经历了它自己的温度、当量比和组成的历史,整个汽缸体的压力被假定为是均匀的,并且在所有的区域随时间的变化而变化。用热力学第一定律和质量守恒和动量守恒应用微分方程描述每个区域的状态。差分方程解得每个区域的局部温度,氧气和污染物浓度。提出了污染物排放模型,但其他模型不在本文中详细的给出。
图1. 原理区分布在喷射
烟灰排放模型
一般来说,煤烟排放模型可分为两个局部 [4,5,7,11,14,17,18] :一个烟灰初级形成模型和一个烟灰氧化模型。
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在气相中的烟尘的初级形成模型以分子碰撞率和燃料片段的浓度为根底。在这种方式中,来自燃料分子的活性自由基核聚集形成更大的核。烟尘的氧化过程也依赖于气相碰撞,类似于烟灰的根本形成,但所涉及的分子是碳和氧。氧或自由基,穿透粒子部燃烧,降低粒子直径。现在,它被广泛承受,除了温度,燃料蒸汽的局部浓度和局部浓度的氧,对烟灰的形成速率是至关重要的,根本上影响的烟灰氧化速率。烟尘的临界值取决于发动机气缸的当量比和气体温度,在一般情况下,在气缸的气体和氧气的氧气缺乏,可能会导致较高的烟灰形成率。
一般情况下,净烟灰的形成率表示为形成的比率减去氧化的比率,并且它是
在这项研究中,碳烟生成率一直采用裕康模型[ 4 ]评价。烟灰的形成率表示为
Af是形成的经历常数,必须调整以适应实验发射数据。[Fuel]是未燃烧的燃料蒸气的质量,P和T的缸压力和温度,分别和Ef是碳烟生成的活化能。
Nagle和Strickland-Constable〔NSC〕烟尘氧化模型应用研究。NSC的模型是基于氧化实验碳在氧气环境中在一个围的局部压力。两种反响的反响为止被假设在碳烟颗粒外表:反响性高的A点和反响性低的B点,外表覆盖A位置型的局部为xA并且剩余局部〔1-xA〕是由B位置型覆盖。氧化反响如下[ 19 ]:
NSC的碳烟氧化率:
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MC是碳分子量〔12g/mol〕,S是烟尘的密度〔2000 kg/m3〕,ρs是烟尘的直径〔3*108 m3〕,[soot]是净烟灰质量和外表的氧化速度Rox。Rox的定义是
A位置所占比例xA为
Po2氧分压在NSC氧化模型和氧分压的速率常数是
4. SOF排放模型
未燃烧的碳氢化合物〔HC〕组成的柴油机尾气排放是复杂的,延伸到大的分子围。较轻的HC排放物排出,较重的HC排放将主要吸附在固体烟尘并且一点点凝聚在过滤器上。最后,较重的HC排放的PM排放成为SOF。因此,在建立SOF排放模型,对HC排放模型进展分析和建立。
从柴油机HC排放主要来自[1,2]:〔1〕过稀混合〔2〕过浓混合〔3〕猝熄或哑火。
. 过稀混合物
从燃油喷射到气缸中入手,在燃料–空气当量比的燃料喷射分布开展。当混合的量比稀燃极限还要稀薄时混合比随时间迅速增加。在燃料喷雾在点火时,燃料在接近喷雾边界时已经混合超过稀燃极限并且不会自燃或维持一个上个快速的反响。这种混合物只能被相对缓慢的热氧化反响是不完整的。在这个区域,未燃烧的燃料和局部氧化的产品会存在。其中未被燃烧就从气缸中逸出。