加裝三元催化凈化器對天然氣汽車發(fā)動機燃燒影響的數(shù)值研究

【摘要】：催化轉(zhuǎn)化凈化技術(shù)已成為降低汽車排氣污染的后處理的有效措施之一,并得到越來越廣泛的應(yīng)用。催化轉(zhuǎn)化凈化裝置壓力損失的大小影響發(fā)動機的動力特性和經(jīng)濟性。要達到低污染排放與發(fā)動機較高的經(jīng)濟性,不僅需要高性能的催化轉(zhuǎn)化凈化器,而且催化凈化器與發(fā)動機的優(yōu)化匹配也存在較大的影響。國內(nèi)外對發(fā)動機與催化轉(zhuǎn)化凈化器的匹配問題研究較少,而我國存在部分汽車在整車設(shè)計時沒有考慮安裝催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng),在這種狀況下安裝催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)勢必引起汽車發(fā)動機和汽車排氣系統(tǒng)的重新匹配問題,影響發(fā)動機經(jīng)濟性及排放特性。進行汽車尾氣三元催化凈化器與發(fā)動機的優(yōu)化匹配研究,將有助于研究開發(fā)高凈化效率、高經(jīng)濟性和動力性汽車專用催化轉(zhuǎn)化器,促進清潔汽車的開發(fā)和有效推廣。 文中針對加裝三元催化凈化器對天然氣汽車發(fā)動機燃燒影響問題,建立了三元催化凈化器流動特性、發(fā)動機燃燒特性、發(fā)動機內(nèi)污染物生成特性的物理和三維數(shù)學模型,采用SIMPLE 算法,進行了多種發(fā)動機出口背壓工況的數(shù)值研究。得出如下有意義的結(jié)果:加裝三元催化凈化器會降低發(fā)動機燃燒效率;加裝三元催化凈化器會改變發(fā)動機氣缸內(nèi)的燃燒溫度場及壓力場分布;加裝三元催化凈化器后發(fā)動機氣缸內(nèi)的最高燃燒溫度將降低,造成發(fā)動機燃燒效率的下降;隨著發(fā)動機排氣背壓的增大,氣缸內(nèi)的最高燃燒溫度將進一步降低,造成發(fā)動機內(nèi)燃燒效率的降低,發(fā)動機的有效輸出功將減少;加裝三元催化凈化器后,發(fā)動機燃燒產(chǎn)物生成量會發(fā)生改變,CO2的生成量會減少,NOX的生成量降低。隨著發(fā)動機排氣背壓的增大,發(fā)動機排放污染物各成分發(fā)生改變;發(fā)動機機內(nèi)燃燒和污染物排放與三元催化器關(guān)系密切,因而對催化器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計需要綜合考慮。 本文研究結(jié)果為進一步研究三元催化凈化器和天然氣汽車發(fā)動機燃燒與污染物排放優(yōu)化匹配的打下了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。同時,對汽油及柴油車加裝三元催化凈化器后與發(fā)動機的優(yōu)化匹配的研究也具有借鑒作用。具有較大的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 燃燒 三元催化器 匹配 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：U464
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-6
• 符號說明6-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 研究背景及課題來源9-10
• 1.2 大氣污染及汽車污染現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 大氣污染狀況10
• 1.2.2 汽車排放污染物的生成機理及危害10-13
• 1.3 天然氣汽車三元催化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 天然氣汽車的優(yōu)越性及存在的不足13-14
• 1.3.2 國內(nèi)外三元催化器的研究概況14-18
• 1.4 三元催化凈化器與發(fā)動機的匹配問題18-22
• 1.4.1 發(fā)動機內(nèi)燃燒模擬18-20
• 1.4.2 催化轉(zhuǎn)化器與發(fā)動機的優(yōu)化匹配20-22
• 1.5 本文的主要研究工作22-23
• 2 三元催化器流場數(shù)值模擬23-35
• 2.1 物理模型23-24
• 2.2 數(shù)學模型24-28
• 2.2.1 氣體流動基本控制方程24-27
• 2.2.2 網(wǎng)格劃分27-28
• 2.3 模擬結(jié)果分析28-33
• 2.4 小結(jié)33-35
• 3 加裝三元催化器天然氣汽車發(fā)動機內(nèi)燃燒數(shù)值模擬35-46
• 3.1 物理模型35-36
• 3.2 數(shù)學模型36-38
• 3.2.1 基本控制方程36-37
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分37-38
• 3.3 模擬結(jié)果分析38-44
• 3.4 小結(jié)44-46
• 4 加裝三元催化器天然氣汽車發(fā)動機內(nèi) NOx 排放模擬46-52
• 4.1 NO_X的生成模型46-47
• 4.2 NOX的排放與背壓47-51
• 4.3 小結(jié)51-52
• 5 結(jié)論52-54
• 5.1 結(jié)論52-53
• 5.2 今后的工作建議53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-58
• 附錄:攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文58-59
• 獨創(chuàng)性聲明59-13
• 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書13-59

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