【摘要】：近年來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展與環(huán)境問題的矛盾,越來越多的國家意識到需要采取有效措施來保護環(huán)境。汽車工業(yè)的發(fā)展與汽車數(shù)量的增加也大大惡化了環(huán)境問題,我們國家也采取了一些法律法規(guī)來緩解這些問題,有一個發(fā)展趨勢就是取締傳統(tǒng)的發(fā)動機,采用天然氣作為燃料的發(fā)動機。目前世界上對進(jìn)氣道噴射CNG以形成均質(zhì)理論混合氣的研究比較多,為此本文將缸內(nèi)直噴和分層燃燒技術(shù)結(jié)合到CNG發(fā)動機中,研究了分層混合氣的形成過程及燃燒過程。首先為了驗證所選擇的噴霧模型的正確性,進(jìn)行了CNG噴射的紋影實驗。用AVL Fire軟件選擇合適的噴霧子模型對CNG自由噴霧進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明試驗和模擬的噴霧發(fā)展過程基本一致,從而驗證了本論文所選擇的噴霧模型的正確性。在驗證了噴霧模型的正確性的前提下,利用三維建模軟件建立了三種不同凹坑結(jié)構(gòu)的發(fā)動機氣缸實體模型。分別對這三種不同模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,制作動態(tài)網(wǎng)格并設(shè)置初始條件和邊界條件對三種模型分別進(jìn)行了計算。在部分負(fù)荷工況(2000rpm)工況條件下分別對三種不同模型進(jìn)行了分層混合氣的數(shù)值解析,確定了三種不同模型的噴油時刻并進(jìn)行了比較,選擇第一種凹坑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了均質(zhì)混合氣的解析,確定了最佳噴油時刻。在壁面引導(dǎo)模式下,對第一種模型的CNG直噴發(fā)動機缸內(nèi)分層稀薄燃燒的過程進(jìn)行了數(shù)值解析。解析結(jié)果顯示,在10°CA BTDC和15°CA BTDC較晚的點火時刻下燃燒過程發(fā)展滯后,燃燒放熱率也比較低;在25°CA BTDC和30°CA BTDC較早的點火時刻下燃燒比較快速,但是燃燒放熱率相對較低;在20°CA BTDC的點火時刻下燃燒速度較快,而且燃燒放熱率達(dá)到最高,由示功圖再次驗證了20°CA BTDC的點火時刻時燃燒性能良好。對不同點火時刻下的CO和NO排放進(jìn)行了分析,對產(chǎn)生CO的低溫缺氧條件進(jìn)行了解釋,對產(chǎn)生NO的高溫富氧條件進(jìn)行了說明。對第一種模型的CNG直噴發(fā)動機均質(zhì)燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值解析。解析結(jié)果顯示,在20°CA BTDC和25°CA BTDC較晚的點火時刻下燃燒過程發(fā)展滯后,燃燒放熱率也比較低;在35°CA BTDC較早的點火時刻下燃燒比較快速,但是燃燒放熱率相對較低;在30°CA BTDC的點火時刻下燃燒速度較快,而且燃燒放熱率達(dá)到最高。對均質(zhì)理論混合氣的燃燒過程中的CO和NO排放進(jìn)行了分析,并與分層稀薄燃燒的CO和NO排放進(jìn)行了比較和分析。
【圖文】：

圖 1.1 高壓直噴天然氣發(fā)動機噴射策略示意圖[46]密歇根理工大學(xué)的 Zoldak P 教授[25]對 CNG 發(fā)動機的噴霧過研究結(jié)果表明提高 CNG 的噴射壓力會增加噴射速率，提高效率。研究結(jié)果還顯示在壓縮沖程后期噴射 CNG 將會導(dǎo)致

圖 2.1 數(shù)值模擬求解過程的 AVL Fire 軟件對發(fā)動機缸內(nèi)湍流流動、燃燒等問進(jìn)行：將建好的模型保存為.stl 格式；導(dǎo)入到 Fire 軟出噴油量，根據(jù)噴孔直徑計算出噴油持續(xù)時間；設(shè)
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464

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本文編號：2675940