采用內(nèi)置EGR的天然氣發(fā)動機(jī)模擬及國Ⅴ試驗(yàn)研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷100多年，并為人類做出巨大貢獻(xiàn)。隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，尋找高效、清潔的內(nèi)燃機(jī)替代能源已刻不容緩。對我國而言，天然氣儲量豐富、價(jià)格便宜、燃燒理化特性良好，且天然氣發(fā)動機(jī)有害氣體CO2、NOX、HC排放相比傳統(tǒng)汽、柴油發(fā)動機(jī)優(yōu)勢明顯；天然氣發(fā)動機(jī)在功率上有所下降，但在部分行業(yè)，如城市公交、出租車以及港口牽引車方面擁有巨大優(yōu)勢，因此用天然氣發(fā)動機(jī)替代部分汽柴油發(fā)動機(jī)切實(shí)可行。本文基于中國重汽集團(tuán)與西華大學(xué)合作項(xiàng)目“

2、MT07天然氣發(fā)動機(jī)國Ⅳ升國Ⅴ技術(shù)開發(fā)”，以內(nèi)置EGR發(fā)動機(jī)MT07為試驗(yàn)對象，選配天然氣控制系統(tǒng)關(guān)鍵零部件，在匹配不同增壓器的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)火提前角、燃空比進(jìn)行標(biāo)定，完成國五開發(fā)目標(biāo)。
　　利用Pro/E、FIRE軟件建立MT07發(fā)動機(jī)燃燒模型，確定模擬工況轉(zhuǎn)速1400rpm、負(fù)荷100％，設(shè)置初始條件、邊界條件，并選擇合適的湍流、燃燒、點(diǎn)火模型，最后驗(yàn)證模型可靠性。利用模型模擬研究燃燒室形狀、點(diǎn)火提前角和燃空比對發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒過

3、程的影響。結(jié)果表明擠氣面積越大的燃燒室獲得更大的缸內(nèi)平均湍動能和高流速區(qū)域，但這對縮短燃燒滯燃期幫助不大，對加快急燃期效果明顯；增大點(diǎn)火角度和燃空比都有助于燃燒重心前移，提高發(fā)動機(jī)輸出功率，同時(shí)提高缸內(nèi)溫度和壓力，惡化NOX排放。在此基礎(chǔ)上研究稀薄燃燒結(jié)合EGR和當(dāng)量燃燒結(jié)合EGR的燃燒模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)量燃燒結(jié)合EGR相比于稀薄燃燒結(jié)合EGR的燃燒模式可以在改善天然氣對發(fā)動機(jī)排放的前提下增大輸出功率，且當(dāng)量燃燒結(jié)合EGR的燃燒模式排放和

4、動力性能優(yōu)于稀燃結(jié)合EGR的方式。
　　本文在研究天然氣發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展及其效果的基礎(chǔ)上，提出達(dá)到國Ⅴ排放法規(guī)的技術(shù)方案：稀燃、增壓中冷、單缸獨(dú)立高能點(diǎn)火、CFV(持續(xù)流)、寬域氧傳感器形成閉環(huán)控制以及氧化催化器(DOC)。設(shè)計(jì)以穩(wěn)態(tài)(ESC)排放優(yōu)化為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)(ETC)排放為目的的試驗(yàn)方案。ESC排放優(yōu)化針對點(diǎn)火提前角和燃空比，研究其對天然氣發(fā)動機(jī)動力、排放性能的影響，為發(fā)動機(jī)面工況匹配合適的點(diǎn)火提前角和燃空比map圖。試驗(yàn)