廢氣再循環(huán)對(duì)當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷影響規(guī)律的研究

【摘要】：近年來(lái)，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，汽車行業(yè)相繼出臺(tái)新的排放法規(guī)以控制汽車尾氣中污染物的排放。隨著歐Ⅵ排放法規(guī)的出臺(tái)，嚴(yán)苛的排放要求使得天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)添加三效催化轉(zhuǎn)化器以降低NOx排放，為保證三效催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式由傳統(tǒng)的稀薄燃燒模式轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)量比燃燒模式。當(dāng)量比燃燒模式下較濃的混合氣使得發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒速度快，燃燒溫度高，缸內(nèi)熱負(fù)荷高。針對(duì)當(dāng)量比天然發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷高的問(wèn)題，本文通過(guò)在當(dāng)量比燃燒模式下添加EGR來(lái)尋求解決方案。 為從微觀上研究廢氣再循環(huán)技術(shù)對(duì)當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷的影響規(guī)律，本文利用AVL FIRE軟件建立當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)三維仿真平臺(tái)，并進(jìn)行模擬計(jì)算，研究不同EGR率及點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能及缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑デ闆r、濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，得出如下結(jié)論： 當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)放熱率曲線較陡，放熱率峰值較大，缸內(nèi)溫度、壓力較高，熱負(fù)荷較高?；鸹ㄈc(diǎn)火后，缸內(nèi)在火花塞位置處形成初始火核，隨后火焰以球面向氣缸壁以及燃燒室底部發(fā)展。隨著燃燒的進(jìn)行，混合氣濃度逐漸下降，其空間分布規(guī)律與火焰面密度分布規(guī)律基本一致。受混合氣燃燒放熱的影響，缸內(nèi)溫度場(chǎng)分布規(guī)律于濃度場(chǎng)基本一致。 隨EGR率的增加，燃燒始點(diǎn)后移，主燃期增長(zhǎng)，燃燒速度減慢，放熱率下降，溫度降低；但缸內(nèi)壓力下降，且最大缸壓對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角后移使得發(fā)動(dòng)機(jī)的功能力大幅度下降。 點(diǎn)火時(shí)刻的提前使得燃燒始點(diǎn)前移，主燃期縮短，燃燒速度加快，缸內(nèi)壓力增加，放熱率升高，缸內(nèi)溫度升高且最大缸內(nèi)壓力及溫度對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角前移。可通過(guò)合理調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻解決EGR率的增加導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)做功能力下降的問(wèn)題。 在改變EGR率的同時(shí)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻，使得最大缸壓對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角保持一致，在點(diǎn)火時(shí)刻為-32°CA，EGR率為30%時(shí)，缸內(nèi)最高溫度下降約600K。缸內(nèi)溫度分布規(guī)律隨EGR率變化保持一致。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 當(dāng)量比 廢氣再循環(huán) 點(diǎn)火時(shí)刻
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10-13
• 1.1.1 能源問(wèn)題及可替代燃料的發(fā)展10-13
• 1.1.2 排放問(wèn)題及排放法規(guī)的發(fā)展13
• 1.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)14-15
• 1.2.2 當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)15-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)技術(shù)的研究16-18
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 CFD 技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展18-19
• 1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容與意義19-20
• 第2章 三維仿真平臺(tái)建立20-28
• 2.1 AVL FIRE 軟件介紹20
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)20-21
• 2.3 計(jì)算網(wǎng)格的建立21-22
• 2.4 模型及算法選擇22-25
• 2.4.1 湍流模型24
• 2.4.2 燃燒模型24-25
• 2.4.3 計(jì)算方法25
• 2.5 設(shè)定初始/邊界條件25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 第3章 模型驗(yàn)證及計(jì)算結(jié)果分析28-38
• 3.1 模型有效性驗(yàn)證28
• 3.2 計(jì)算結(jié)果分析28-35
• 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析29-30
• 3.2.2 缸內(nèi)參數(shù)分析30-35
• 3.3 本章小結(jié)35-38
• 第4章 EGR 率對(duì)當(dāng)量比天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷影響的數(shù)值模擬38-60
• 4.1 EGR 率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響38-45
• 4.1.1 仿真參數(shù)調(diào)整38-39
• 4.1.2 計(jì)算結(jié)果分析39-42
• 4.1.3 缸內(nèi)參數(shù)分析42-45
• 4.2 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響45-52
• 4.2.1 仿真參數(shù)調(diào)整46
• 4.2.2 計(jì)算結(jié)果分析46-49
• 4.2.3 缸內(nèi)參數(shù)分析49-52
• 4.3 EGR 率與點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷的影響52-57
• 4.3.1 仿真參數(shù)調(diào)整52-53
• 4.3.2 計(jì)算結(jié)果分析53-56
• 4.3.3 缸內(nèi)溫度場(chǎng)分析56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-60
• 第5章 全文總結(jié)和展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果66-68
• 致謝68

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