本文關(guān)鍵詞：雙火花塞對低排放天然氣發(fā)動機(jī)燃燒影響仿真研究

  更多相關(guān)文章： CNG發(fā)動機(jī) 雙火花塞 EGR 經(jīng)濟(jì)性 點火正時優(yōu)化 數(shù)值計算

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源危機(jī)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(yīng)用前景廣闊。壓縮天然氣發(fā)動機(jī)在當(dāng)量比為1的燃燒模式可以用轉(zhuǎn)化效率高、成本低的三元崔效轉(zhuǎn)化器進(jìn)行廢氣后處理,從而滿足嚴(yán)苛的排放法規(guī)。此種燃燒模式的問題是在大負(fù)荷下發(fā)動機(jī)的熱負(fù)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(jī)效率降低。因此,本文基于在當(dāng)量比為1、通入大EGR率進(jìn)行降低大負(fù)荷下發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷、使用雙火花塞點火技術(shù)實現(xiàn)缸內(nèi)工質(zhì)快速燃燒的技術(shù)路線。首先借助GT-POWER軟件建立了發(fā)動機(jī)一維仿真平臺,研究不同EGR率對發(fā)動機(jī)性能的影響規(guī)律,并得出在低高負(fù)荷下能夠達(dá)到的最大EGR率,然后利用AVL-FIRE三維仿真軟件對大負(fù)荷下所能達(dá)到的最大EGR率聯(lián)合雙火花塞點火技術(shù)的燃燒過程進(jìn)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(jī)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(fù)荷、當(dāng)量比為1、轉(zhuǎn)速=2840r/min條件下,研究了不同的EGR率對CNG發(fā)動機(jī)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著EGR率的增加,在低、高負(fù)荷時會使得缸內(nèi)燃燒峰值壓力降低、放熱率曲線后移;中冷EGR需要達(dá)到一定量才能起到降低機(jī)內(nèi)溫度的作用,在低負(fù)荷所研究的最大EGR率(15%)并不能夠起到降低熱負(fù)荷的作用,在高負(fù)荷EGR率達(dá)到17%時溫度開始下降,在超過20%時溫度可以控制在700℃以內(nèi);CNG燃料于當(dāng)量比燃燒狀態(tài)下,高負(fù)荷(75%負(fù)荷)通入EGR時可以降低CO的生成量,而在低負(fù)荷(25%負(fù)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(jié)果為實驗的進(jìn)行提供了客觀的研究規(guī)律,隨著EGR率的增加,CNG發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)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(shù)進(jìn)行開發(fā)),綜合上述分析,在低負(fù)荷時不適合通入EGR。基于一維平臺的仿真結(jié)果和規(guī)律,借助AVL-FIRE三維仿真軟件進(jìn)行了在25%EGR率、75%負(fù)荷、當(dāng)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(jī)燃燒過程及性能的定性及定量分析。結(jié)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(jī)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(fù)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(jī)性能及燃燒質(zhì)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(jī)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(biāo),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(dāng)量比(λ=1)工質(zhì)燃燒過程的影響不大。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK401

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭佳棟;葛蘊(yùn)珊;郝利君;譚建偉;彭子航;張傳楨;;SCR系統(tǒng)對公交車NO_X排放降低效果的研究[J];汽車工程;2015年11期

2 郝軍營;;天然氣汽車的現(xiàn)狀和前景分析[J];安陽工學(xué)院學(xué)報;2015年04期

3 吳煥芹;鐘詩清;;汽車燃料及發(fā)展趨勢分析[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報;2015年07期

4 劉云崗;;車用發(fā)動機(jī)的市場趨勢及技術(shù)發(fā)展動向[J];國外內(nèi)燃機(jī);2015年01期

5 尚會超;張力;陳春望;謝德云;;汽油機(jī)雙火花塞輕度均質(zhì)稀燃特性的測試分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2014年05期

6 Johnson T V;朱炳全;;2011年輕型車和重型車用發(fā)動機(jī)排放控制回顧[J];國外內(nèi)燃機(jī);2013年01期

7 夏懷成;安子軍;孫澤;邸立明;;雙火花塞發(fā)動機(jī)性能的仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計;2012年05期

8 陸薛松;王顯會;;雙火花塞小型內(nèi)燃機(jī)燃燒過程數(shù)值模擬[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車;2012年01期

9 李林;張力;張瑜;徐鳳雛;;雙火花塞點火汽油機(jī)輕度分層混合氣生成過程的數(shù)值模擬[J];汽車工程;2010年08期

10 羅彩茹;王海林;洪添勝;吳偉斌;劉落實;;壓縮天然氣在汽車上的應(yīng)用及展望[J];農(nóng)機(jī)化研究;2010年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃琪;小型高速汽油機(jī)雙火花塞速燃多工況VVT系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2009年

2 龔英利;基于EGR和低溫燃燒概念的柴油機(jī)燃燒過程研究[D];天津大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 左泓儐;稀釋氣體種類及方式對天然氣發(fā)動機(jī)性能的影響[D];吉林大學(xué);2015年

2 黃永生;雙火花塞點火發(fā)動機(jī)燃燒測試與診斷[D];重慶大學(xué);2012年

3 朱長友;400ATV型發(fā)動機(jī)雙火花塞結(jié)構(gòu)的研究[D];重慶大學(xué);2009年

4 傅旭光;汽車發(fā)動機(jī)EGR冷卻控制系統(tǒng)的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

，

本文編號：1219109