本文關鍵詞：基于汽油直噴壓燃燃燒模式的缸內燃燒組織優(yōu)化三維模擬研究

  更多相關文章： 汽油直噴壓燃燃燒 三維模擬 分層燃燒 NOx排放 噴油策略

【摘要】：由于能源和環(huán)境的雙重壓力,內燃機必須向高效清潔的燃燒模式發(fā)展,來應對日益嚴格的排放法規(guī)和主機廠對成本的控制。近年來各大研究機構對于壓燃燃燒模式的改進研究結果表明,通過配合進氣、噴油以及EGR等可變手段的調節(jié),壓燃燃燒方式除柴油以外,還可適用于如汽油和天然氣等不同種類的燃料。其中汽油壓燃燃燒(GCI)方式,由于其直接可燃用市售汽油燃料、能夠達到甚至超過柴油機燃燒效率、極低的碳煙(Soot)排放等優(yōu)點,成為一種潛在的可商用化的下一代燃燒模式。部分預混壓燃燃燒(PPCI)采用缸內直噴長滯燃期燃料,通過早噴或晚噴使燃料在缸內燃燒之前全部噴入缸內,并進行一定程度的混合,實現噴霧和燃燒過程的分離。該燃燒方式和均質壓燃燃燒(HCCI)不同,著火更依賴于混合氣的分層。因此,PPCI燃燒的著火時刻可以通過對噴油時刻的控制來進行調整,燃燒更加可控。本文的研究基于一臺ZH1130柴油機,采用AVL FIRE軟件建立缸內燃燒三維模擬計算模型,通過模擬計算手段分析了包括進氣、噴油方式及其與燃燒室的匹配參數對于汽油直噴壓燃燃燒模式的影響。研究內容和結果如下:考慮進氣氣流流動特性對燃燒的影響:適當的缸內氣流運動強度可優(yōu)化燃燒著火時刻,開式燃燒室由于無法形成較強的缸內擠流運動,不利于著火的發(fā)生,“ω”形燃燒室可以產生較強擠流運動,有利于著火;渦流比在1~2范圍內對于燃燒影響區(qū)別不大,但進一步增加渦流比會導致燃燒滯燃期增加,混合氣混合更加充分,放熱過程過快,NOx排放惡化,排溫提高同時熱效率下降。考慮噴油位置對燃燒的影響:噴油嘴位置和噴油夾角會改變噴霧射流和缸內氣流的相對位置,這個影響會改變噴射油滴的蒸發(fā)和混合氣的擴散,并改變著火時刻的最大湍動能大小。考慮進氣充量的組成并配合適當的噴油時刻對燃燒的影響:在不使用進氣摻混EGR并調整噴油時刻的情況下,燃燒效率和NOx排放并不能通過上述參數的調整同時達到一個理想值,通過調整EGR和噴油相位可以同時保證較高燃燒效率并明顯降低NOx排放;由于PPCI模式下汽油著火對混合氣濃度和湍動能的要求,本文設計了進氣節(jié)流模式下的缸內燃燒模擬計算模型,結果表明,配合噴油時刻的調整以及進氣溫度的略微提升,在不摻混EGR的條件下可以實現較低NOx排放并且能保證一定燃燒效率;多次噴射的模擬結果表明單一考慮噴油時刻及噴油策略的調整對于燃燒有一定影響,但無法改變輸出功率和NOx排放的“此消彼長”的關系,真正要避開“當量比-溫度”圖上的NOx生成區(qū)域仍然需要靠進氣摻混EGR來稀釋混合氣。本文研究結果表明,在汽油直噴壓燃燃燒模式下,EGR和進氣節(jié)流都有明顯的降低NOx排放的能力,配合噴油控制,能夠保證在效率沒有明顯下降的同時實現國五排放。該研究結果能夠為下一步汽油以及其他高辛烷值燃料直噴壓燃實驗及模擬研究提供指導作用。
【關鍵詞】：汽油直噴壓燃燃燒 三維模擬 分層燃燒 NOx排放 噴油策略
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9-12
• 1.2 純汽油部分預混壓燃燃燒（PPCI）研究現狀12
• 1.3 內燃機三維模擬現狀12-13
• 1.4 本文研究目的及主要研究內容13-15
• 2 汽油直噴壓燃燃燒發(fā)動機試驗介紹15-20
• 2.1 汽油直噴壓燃發(fā)動機試驗平臺15-17
• 2.2 實驗數據的處理17-20
• 3 缸內燃燒三維模擬計算模型標定20-25
• 3.1 三維模擬軟件平臺介紹20-24
• 3.2 本章小結24-25
• 4 單次噴射的汽油部分預混壓燃燃燒三維模擬25-68
• 4.1 不同燃燒室形狀對汽油直噴壓燃燃燒影響25-33
• 4.2 初始渦流比對汽油直噴壓燃燃燒影響33-39
• 4.3 噴油器位置對汽油直噴壓燃燃燒的影響39-51
• 4.4 噴油角度、渦流比對汽油直噴壓燃燃燒的綜合影響51-54
• 4.5 EGR率對汽油直噴壓燃燃燒的影響54-63
• 4.6 進氣壓力對汽油直噴壓燃燃燒影響63-66
• 4.7 本章小結66-68
• 5 多次噴射三維模擬結果及分析68-80
• 5.1 汽油直噴壓燃燃燒兩次噴射噴油策略優(yōu)化68-76
• 5.2 多次噴射對汽油直噴壓燃燃燒的影響76-79
• 5.3 本章小結79-80
• 6 總結與展望80-82
• 6.1 總結80-81
• 6.2 展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-87
• 附錄（攻讀學位期間發(fā)表論文）87

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 谷明;壓燃汽油機的研究[J];小型內燃機;1992年04期

2 郭鳳華;黃國華;宋濤;;壓燃機燃用醇-柴混溶燃料的性能研究[J];農業(yè)工程學報;1988年01期

3 ;Question & Answer[J];世界汽車;2013年07期

4 宋進桂;;梅里特催化壓燃發(fā)動機(一種新型發(fā)動機)[J];山東交通科技;1990年02期

5 鄭朝蕾;堯命發(fā);;分層充量壓燃簡化動力學模型及燃燒機理[J];燃燒科學與技術;2011年02期

6 周亞利，，李捷;體院北中壓燃氣樓前調壓系統(tǒng)現狀分析及改進[J];天津城市建設學院學報;1995年04期

7 裴毅強;蘇萬華;林鐵堅;;油嘴噴射錐角對柴油可控預混壓燃燃燒特性的影響[J];燃燒科學與技術;2006年06期

8 郭曉平;王占杰;;甲基、甲烷、甲醇在正庚烷壓燃內燃機中的演變歷程[J];燃燒科學與技術;2007年03期

9 王真;喬信起;張德全;侯軍興;張俊軍;黃震;;均質二甲醚/乙醇噴霧壓燃的燃燒和排放特性[J];上海交通大學學報;2009年09期

10 姜春生,劉鳳軍;新的發(fā)動機燃燒方式——均質充量壓燃燃燒(HCCI)[J];天津汽車;2005年04期

中國博士學位論文全文數據庫 前3條

1 楊洪強;汽油類燃料多段預混壓燃模式的試驗研究與數值解析[D];清華大學;2013年

2 于洋;柴油機分層預混壓燃燃燒及多階段高效清潔燃燒過程研究[D];天津大學;2010年

3 肖合林;LPG壓燃發(fā)動機噴霧及燃燒特性研究[D];華中科技大學;2007年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 胡洋洋;重型柴油機部分預混壓燃模式下燃燒與排放特性的實驗及數值模擬研究[D];華中科技大學;2014年

2 張一博;基于燃料設計的部分預混壓燃燃燒模式的研究[D];華中科技大學;2015年

3 黃冠宇;基于汽油直噴壓燃燃燒模式的缸內燃燒組織優(yōu)化三維模擬研究[D];華中科技大學;2015年

4 譚凌;改性汽油部分預混壓燃發(fā)動機的試驗研究[D];華中科技大學;2013年

5 孟慶媛;分層充量壓燃燃燒及排放機理多維數值模擬研究[D];天津大學;2008年

6 宋云超;預混合壓燃氫氣/柴油發(fā)動機混合氣形成與燃燒過程的研究[D];北京交通大學;2008年

7 段震中;高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)開發(fā)與壓燃汽油的實驗研究[D];天津大學;2011年

8 何超;燃料添加劑改善均質充量壓燃（HCCI）發(fā)動機性能的試驗研究[D];北京工業(yè)大學;2008年

9 馬鑫;柴油均質充量壓燃微粒演化歷程及非常規(guī)排放研究[D];天津大學;2009年

10 李韞U

本文編號：976015