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

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【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(shì),其市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。壓縮天然氣發(fā)動(dòng)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(wèn)題是在大負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷高、爆震傾向加劇,同時(shí)CNG(Compress Nature Gas)燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?使得發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷、使用雙火花塞點(diǎn)火技術(shù)實(shí)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(dòng)機(jī)一維仿真平臺(tái),研究不同EGR率對(duì)發(fā)動(dòng)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(duì)大負(fù)荷下所能達(dá)到的最大EGR率聯(lián)合雙火花塞點(diǎn)火技術(shù)的燃燒過(guò)程進(jìn)行了客觀研究,得出了不同點(diǎn)火策略及點(diǎn)火能量對(duì)發(fā)動(dòng)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(tái)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(duì)CNG發(fā)動(dòng)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(shí)會(huì)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(shí)溫度開(kāi)始下降,在超過(guò)20%時(shí)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(shí)可以降低CO的生成量,而在低負(fù)荷(25%負(fù)荷)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性變差,有一定的開(kāi)發(fā)空間(可用雙火花塞的快速燃燒技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)),綜合上述分析,在低負(fù)荷時(shí)不適合通入EGR�；谝痪S平臺(tái)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(shí)單雙火花塞不同點(diǎn)火策略及其最優(yōu)點(diǎn)火提前角、點(diǎn)火能量對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程及性能的定性及定量分析。結(jié)果表明:雙火花塞點(diǎn)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(diǎn)火正時(shí)可以更好的將單、雙火花塞點(diǎn)火策略對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的性能發(fā)揮到最佳,單火花塞點(diǎn)火的最佳點(diǎn)火正時(shí)為655°CA(上止點(diǎn)前65°CA)附近,雙火花塞同步點(diǎn)火為665°CA(上止點(diǎn)前55°CA),雙火花塞異步點(diǎn)火為665-660°CA(上止點(diǎn)前55-60°CA);在最佳點(diǎn)火性能下,雙火花塞點(diǎn)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(diǎn)火策略的熱負(fù)荷高于單火花塞點(diǎn)火策略;點(diǎn)火正時(shí)對(duì)不同點(diǎn)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(diǎn)火次之,對(duì)雙火花塞異步點(diǎn)火影響最小。雙火花塞點(diǎn)火相比于單火花塞點(diǎn)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(dòng)機(jī)性能及燃燒質(zhì)量;通過(guò)對(duì)雙火花塞同步于665°CA點(diǎn)火,初始點(diǎn)火能量為35m J、45 m J、55 m J、65 m J對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響分析,對(duì)比研究不同初始點(diǎn)火能量同步點(diǎn)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(diǎn)火的情況下,初始點(diǎn)火能量對(duì)通入大EGR率的當(dāng)量比(λ=1)工質(zhì)燃燒過(guò)程的影響不大。
【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】：2016
【分類號(hào)】：TK401

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本文編號(hào)：1219109