本文關鍵詞：雙火花塞對低排放天然氣發(fā)動機燃燒影響仿真研究

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【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源危機日益加劇,天然氣燃料作為車用的替代燃料有著諸多優(yōu)勢,其市場應用前景廣闊。壓縮天然氣發(fā)動機在當量比為1的燃燒模式可以用轉化效率高、成本低的三元崔效轉化器進行廢氣后處理,從而滿足嚴苛的排放法規(guī)。此種燃燒模式的問題是在大負荷下發(fā)動機的熱負荷高、爆震傾向加劇,同時CNG(Compress Nature Gas)燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?使得發(fā)動機效率降低。因此,本文基于在當量比為1、通入大EGR率進行降低大負荷下發(fā)動機的熱負荷、使用雙火花塞點火技術實現(xiàn)缸內工質快速燃燒的技術路線。首先借助GT-POWER軟件建立了發(fā)動機一維仿真平臺,研究不同EGR率對發(fā)動機性能的影響規(guī)律,并得出在低高負荷下能夠達到的最大EGR率,然后利用AVL-FIRE三維仿真軟件對大負荷下所能達到的最大EGR率聯(lián)合雙火花塞點火技術的燃燒過程進行了客觀研究,得出了不同點火策略及點火能量對發(fā)動機性能的影響規(guī)律。本文先是基于GT-POWER軟件建立的一維仿真平臺在25%和75%負荷、當量比為1、轉速=2840r/min條件下,研究了不同的EGR率對CNG發(fā)動機性能的影響規(guī)律。結果表明:隨著EGR率的增加,在低、高負荷時會使得缸內燃燒峰值壓力降低、放熱率曲線后移;中冷EGR需要達到一定量才能起到降低機內溫度的作用,在低負荷所研究的最大EGR率(15%)并不能夠起到降低熱負荷的作用,在高負荷EGR率達到17%時溫度開始下降,在超過20%時溫度可以控制在700℃以內;CNG燃料于當量比燃燒狀態(tài)下,高負荷(75%負荷)通入EGR時可以降低CO的生成量,而在低負荷(25%負荷)時有大量CO生成,均可以很好的抑制NOx的生成量,HC生成量增加;仿真結果為實驗的進行提供了客觀的研究規(guī)律,隨著EGR率的增加,CNG發(fā)動機的經(jīng)濟性變差,有一定的開發(fā)空間(可用雙火花塞的快速燃燒技術進行開發(fā)),綜合上述分析,在低負荷時不適合通入EGR�；谝痪S平臺的仿真結果和規(guī)律,借助AVL-FIRE三維仿真軟件進行了在25%EGR率、75%負荷、當量比為1時單雙火花塞不同點火策略及其最優(yōu)點火提前角、點火能量對CNG發(fā)動機燃燒過程及性能的定性及定量分析。結果表明:雙火花塞點火可以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,有效地提高火焰的傳播速度。在大EGR率(25%)下,合理的點火正時可以更好的將單、雙火花塞點火策略對CNG發(fā)動機的性能發(fā)揮到最佳,單火花塞點火的最佳點火正時為655°CA(上止點前65°CA)附近,雙火花塞同步點火為665°CA(上止點前55°CA),雙火花塞異步點火為665-660°CA(上止點前55-60°CA);在最佳點火性能下,雙火花塞點火的燃燒持續(xù)期比單火花塞縮短了20°CA左右;雙火花塞點火策略的熱負荷高于單火花塞點火策略;點火正時對不同點火策略的影響程度為:單火花塞的影響最大,雙火花塞同步點火次之,對雙火花塞異步點火影響最小。雙火花塞點火相比于單火花塞點火的指示功率提高2KW,指示燃油消耗率提高8%左右,明顯改善了CNG發(fā)動機性能及燃燒質量;通過對雙火花塞同步于665°CA點火,初始點火能量為35m J、45 m J、55 m J、65 m J對CNG發(fā)動機性能的影響分析,對比研究不同初始點火能量同步點火所產(chǎn)生的火核半徑、缸壓、放熱率、平均溫度、NO生成量及燃燒特性參數(shù)及指示性能指標,在保證能夠正常點火的情況下,初始點火能量對通入大EGR率的當量比(λ=1)工質燃燒過程的影響不大。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK401

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本文編號：1219109