РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОКСИДОВ АЗОТА В HCCI-ДВИГАТЕЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОЗОННОЙ НУЛЬМЕРНОЙ ХИМИКО-КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Аннотация

Разработан и проверен способ многозонного моделирования HCCI ДВС с начальными данными из газодинамического расчета. Получены концентрации оксидов азота с использованием механизма GRI-Mech 3 окисления природного газа.

Полный текст

Двигатель с самовоспламенением гомогенного заряда от сжатия, известный как HCCI-двигатель (HCCI ДВС), рассматривается в качестве альтернативы дизелю. Гомогенная топливовоздушная смесь образуется перед впускными клапанами цилиндра, как в двигателе с искровым зажиганием (ДсИЗ), а в конце такта сжатия происходит самовоспламенение как в дизеле. Горение в HCCI ДВС значительно отличается от горения в дизеле тем, что смесь воспламеняется по всему объему камеры сгорания (КС) и сгорание смеси не зависит от процессов распространения пламени и турбулентности. Преимущество HCCI-процесса в том, что температура смеси в объеме КС однородна, отсутствуют локальные зоны, а это позволяет достичь ультранизких выбросов NOx и твердых частиц (ТЧ). Термохимия процесса HCCI-горения позволит создать ДВС с высоким КПД (равным или даже большим чем у дизеля). Производство HCCI ДВС в настоящее время связано с необходимостью преодоления некоторых технических проблем. Наиболее значимой из них является отсутствие возможности непосредственного управления моментом самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси. Средства управления процессом горения HCCI ДВС с использованием однозонной модели предлагались в работе [1]. В работе [3] рассмотрен метод расчета локальных концентраций оксидов азота в объеме КС дизеля, на основании механизма Зельдовича. Способ моделирования HCCI процесса, предложенный в [4; 5] связывает гидродинамику с процессами окисления, описанными химико-кинетическими (ХК) механизмами. В данной статье сняты некоторые допущения, принятые для однозонного моделирования. Такие как отсутствие расслоения топливовоздушного заряда по объему КС, однородность температурного поля. Давление, в отличие от температуры, в зонах КС одинаково. Тепловые потери учитываются по модифицированной формуле Вошни для HCCI ДВС [7].