隨著能源危機與環(huán)境污染問題的日漸加劇,內(nèi)燃機排放作為大氣污染的主要來源之一,面臨著越來越大的技術挑戰(zhàn),尋找新型的清潔汽車發(fā)動機代用燃料成為了國內(nèi)外內(nèi)燃機領域科研工作人員的主要任務,天然氣由于儲量豐富、燃燒清潔而受到了很大的重視,天然氣發(fā)動機的預燃室結構以及運行參數(shù)影響著發(fā)動機的缸內(nèi)混合氣燃燒過程以及排放特性。改變預燃室結構以及天然氣發(fā)動機運行參數(shù),研究這些參數(shù)對燃燒過程以及排放污染物生成的影響,為預燃室式火花塞天然氣發(fā)動機的后續(xù)優(yōu)化設計提供了重要的理論基礎。本課題針對某6200預燃室式火花塞天然氣發(fā)動機進行模型搭建以及仿真計算,使用專業(yè)的發(fā)動機CFD仿真計算軟件CONVERGE,利用G方程燃燒模型對天然氣發(fā)動機的進氣、壓縮和膨脹作功過程進行數(shù)值模擬計算,并且借助搭建完成的試驗臺架,進行了仿真計算模型的調(diào)試標定。利用標定完成的仿真計算模型,先后對比并分析了預燃室容積、預燃室噴孔直徑、預燃室壁厚(噴孔長度)等結構參數(shù)對預燃室式火花塞天然氣發(fā)動機工作過程中放熱率、燃料消耗、缸內(nèi)壓力、缸內(nèi)溫度以及排放物產(chǎn)生的影響規(guī)律,并在結構優(yōu)化后對比分析了混合氣濃度和點火提前角對燃燒參數(shù)的影響。預燃室容積方案計算結果的對比中發(fā)現(xiàn):預燃室容積增大會降低缸內(nèi)混合氣燃燒放熱速度,使缸內(nèi)壓力和燃燒溫度降低,峰值對應曲軸轉(zhuǎn)角位置后移,適當減小預燃室容積的10%,可以加快缸內(nèi)混合氣燃燒速度,增大缸內(nèi)壓力和燃燒溫度,峰值對應曲軸轉(zhuǎn)角位置提前,若繼續(xù)減小預燃室容積,從減小15%和20%方案來看,由于預燃室容積過小,預燃室內(nèi)混合氣過少,減小了預燃室噴孔形成的火焰射流的能量,反而會降低缸內(nèi)混合氣燃燒放熱速度,使燃燒延后。預燃室噴孔孔徑的對比結果顯示:燃燒放熱速度先是隨著噴孔孔徑的增大而變快,缸內(nèi)壓力和燃燒溫度增加,峰值曲軸轉(zhuǎn)角位置提前,因為孔徑的適度增大加大了噴孔火焰射流本身涉及的火焰范圍,也減小了噴孔內(nèi)的節(jié)流損失,一定程度上促進了燃燒,而燃燒溫度的提高也會相應增加NOx的產(chǎn)生量。若噴孔直徑過大,則無法形成高速射流火焰,反而會降低缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?使燃燒持續(xù)期變長,燃燒延后。預燃室壁厚方案是將預燃室壁厚設置為1.5mm、2.0mm、2.5mm,對比結果發(fā)現(xiàn):三種壁厚方案中2.0mm壁厚方案的燃燒放熱速度最快,但是排放物NOx也由于燃燒變得劇烈和燃燒溫度的提高而增加。在天然氣發(fā)動機運行參數(shù)的對比分析中發(fā)現(xiàn):混合氣的濃度變大,火焰?zhèn)鞑ブ林魅际液?天然氣燃燒速度變快,會導致缸內(nèi)壓力和溫度急劇增加,并且燃料消耗也會變快,混合氣變稀后,混合氣燃燒速度變慢,缸內(nèi)壓力和溫度會降低,并且后燃期延長。點火提前角可以對燃燒參數(shù)產(chǎn)生不同程度的影響,從本機型的仿真計算結果來看,點火提前角的適度增大,可以提升缸內(nèi)燃燒溫度,提升缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?有效地縮短燃燒持續(xù)期。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U464.174
【部分圖文】：

ｉｉｉｉｉｌｌｌｌｌｌ??２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６??圖１－１?２００６－２０１６中國汽車千人保有量??石油作為我國汽車的主要燃料消耗來源。根據(jù)圖１－１顯示，我國汽車千人保??有量自２００６年至６年１１年期間保持著持續(xù)增長的態(tài)勢，而且根據(jù)圖１－２顯示，??１??

了?２４６４天次，嚴重污染天數(shù)達到了?７８４天次。事實證明霧霾問題已經(jīng)在一定程??度上對人們的日常起居和出行造成了較壞的影響。而汽車的尾氣就是霧霾顆粒的??罪魁禍首［１３】，根據(jù)圖１－３顯示，北京地區(qū)２０１６年最新霧霾統(tǒng)計數(shù)據(jù)中北京空氣??霧霾顆粒中的汽車尾氣顆粒占比達到了?２２．２％，單一因素占比最高。因此汽車尾??氣排放污染問題亟待解決［１４１，提高汽車油品質(zhì)量以及開發(fā)新的汽車技術和清潔汽??車能源已經(jīng)成為了當今世界汽車技術研究人員的首要任務之一。??２??

?韓國?全球??圖１－２?２０１６年部分國家汽車千人保有量??環(huán)境污染是我國新時代發(fā)展面臨的另一重大難題，尤其是最近隨著霧霾天氣??的逐漸加劇，空氣質(zhì)量指數(shù)頻繁“爆表”［１１］，使得人們越來越關注大氣環(huán)境污染??問題。根據(jù)《２０１６年中國環(huán)境狀況公報》［１２］顯示，２０１６年，全國３３８個地級及??以上城市中，僅有占比為２４．９％的８４個城市的空氣環(huán)境質(zhì)量達標，其他２５４個??城市的空氣環(huán)境質(zhì)量超標，占比為７５．１％。３３８個城市中重度污染天數(shù)更是達到??了?２４６４天次，嚴重污染天數(shù)達到了?７８４天次。事實證明霧霾問題已經(jīng)在一定程??度上對人們的日常起居和出行造成了較壞的影響。而汽車的尾氣就是霧霾顆粒的??罪魁禍首［１３】，根據(jù)圖１－３顯示，北京地區(qū)２０１６年最新霧霾統(tǒng)計數(shù)據(jù)中北京空氣??霧霾顆粒中的汽車尾氣顆粒占比達到了?２２．２％
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本文編號：2855657