高壓縮比HCNG發(fā)動機稀薄燃燒特性仿真研究.pdf

1、面對當前能源危機、環(huán)境污染的緊迫形勢，發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的車用替代燃料已成為迫切需求。以焦爐氣作為車用燃料，不僅可以緩解能源緊缺危機，同時還可以降低汽車尾氣排放。焦爐氣經(jīng)甲烷化處理后得到由氫氣（體積比55％）和甲烷（體積比45％）組成的混合氣，可視為55％HCNG燃料。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴為了研究壓縮比對HCNG發(fā)動機稀燃整機性能以及缸內(nèi)燃燒過程的影響，同時避免發(fā)生回火，利用GT-VTRAIN軟件，在原機30℃A氣門重疊角的基

2、礎上，重新設計了14℃A和0℃A氣門重疊角的氣門升程曲線，并對其整機性能進行預測分析;分別利用AVL-Boost和AVL-Fire，建立ε=10、11、12，氣門重疊角為0℃A的HCNG發(fā)動機整機性能仿真模型和缸內(nèi)燃燒仿真模型;通過AVL-Fire缸內(nèi)燃燒模型，計算得出各工況下的示功圖和燃燒放熱率，并利用MATLAB軟件對數(shù)據(jù)進行處理，得到MBT點和m值（韋伯燃燒函數(shù)參數(shù)），為整機性能模擬參數(shù)的設置奠定基礎;利用AVL-Boost和AV

3、L-Fire模型，研究壓縮比對HCNG發(fā)動機稀燃整機性能以及缸內(nèi)燃燒過程的影響。整機性能仿真結(jié)果表明:壓縮比越高，轉(zhuǎn)矩、指示熱效率以及NOx排放越高，有效燃料消耗率越低。隨著過量空氣系數(shù)從1.0逐漸增大到2.0，轉(zhuǎn)矩逐漸減小;指示熱效率呈先上升后下降的趨勢，且在ψa=1.6～1.8區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)峰值;NOx排放呈先上升后下降的趨勢，且在ψa=1.2時均達到最大值;有效燃料消耗率呈先下降后上升的趨勢。當ε=10、11時，dp/dψ＜0.25M

4、Pa/(℃A)，在正常值范圍內(nèi);ε=12時，dp/dψ＞0.25MPa/(℃A)。綜合上述性能分析，壓縮比增大到11時較為理想。缸內(nèi)燃燒仿真結(jié)果表明:壓縮比越高，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇?、缸?nèi)溫度最大值越高，NOx排放量越高;隨著燃燒趨近于結(jié)束，缸內(nèi)溫度逐漸降低，且壓縮比越高，溫度下降速度越快。
　?、茷榱搜芯窟M氣道噴射式高壓縮比稀燃HCNG發(fā)動機回火問題，利用AVL-Fire，建立ε=10、11，氣門重疊角為30℃A、14℃A的HCNG

5、發(fā)動機缸內(nèi)燃燒仿真模型，結(jié)合發(fā)動機回火工況試驗進行研究。仿真結(jié)果表明:由于氣門重疊期較大，壓縮比提高，導致高溫廢氣回流到進氣道，這是造成回火的原因之一;由于排氣沖程末端的無效點火，進一步提高了進氣門附近的溫度，從而加大了回火趨勢;上述兩個原因是高壓縮比稀燃HCNG發(fā)動機回火的主要原因。在n=1600r/min，MAP=90kPa，θig=16℃A BTDC，ψa=1.6，ε=11工況下、氣門重疊角為30℃A時，功率為42.74kW，充氣