内燃机工程

作者：魏涛，郭建军，邬斌扬，苏万华

单位：天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072

关键词：柴油机,甲烷,燃烧特性,排放特性,模拟,

基金：国家电网公司科技项目（52130N18001G）

针对矿井下空气中含有甲烷气体造成柴油机在矿井下运行时会吸入甲烷的情况，使用三维计算流体动力学（CFD）软件CONVERGE模拟柴油机进气混掺0%、0.25%、0.50%、0.75%与1.00%体积浓度的甲烷气体对柴油机燃烧及排放的影响。研究结果发现，当甲烷着火时刻温度大于1000K时，甲烷的掺混会使得羟基（OH）基团增多，对柴油机的燃烧起着促进作用。在柴油机1200r/min、80%负荷的工况点下，随着甲烷体积浓度提高至100%，滞燃期从7.35°缩短至7.07°，缸内最大燃烧压力从16.05MPa升高至16.46MPa，放热率峰值升高9.1%，缸内最高温度从1737K升高至1771K，NOx排放由10.55g/（kW·h）升高至11.36g/（kW·h），CO排放由0.12g/（kW·h）升高至1.34g/（kW·h），碳烟排放由1.210mg/（kW·h）下降至0.785mg/（kW·h）。矿井下空气中存在甲烷会对柴油机的燃烧及排放产生影响，但矿井下甲烷体积分数普遍低于0.7%，因此其对柴油机的影响较小。

来源：2021年第1期

《内燃机工程》期刊编辑部

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