降低稀燃汽油機(jī)Nox排放的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的日益加劇、環(huán)境問題的不斷惡化，節(jié)能與環(huán)保已成為現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的主題。稀薄燃燒技術(shù)可以提高汽油機(jī)熱效率、減小節(jié)流損失，有助于汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性與排放性的改善，日益受到人們的關(guān)注。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，可以縮短試驗(yàn)時(shí)間、降低工作強(qiáng)度，為試驗(yàn)方案的制定提供理論指導(dǎo)。本文在一臺(tái)國(guó)產(chǎn)CA3GA2汽油機(jī)上，進(jìn)行了汽油機(jī)稀薄燃燒的相關(guān)模擬與試驗(yàn)研究。
　　 首先，利用AVL-boost軟件建立了CA3GA2汽油機(jī)的一維數(shù)值模型，并在該模

2、型上進(jìn)行稀燃模擬的相關(guān)研究，包括：汽油機(jī)稀燃的經(jīng)濟(jì)性模擬、排放性模擬、渦流強(qiáng)度影響模擬、EGR對(duì)NOx排放影響模擬。模擬結(jié)果表明：發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗，隨著空燃比的增加而呈下降趨勢(shì)，當(dāng)空燃比大于18后，模擬比油耗下降幅度減緩，并在空燃比21時(shí)，達(dá)到了最低油耗點(diǎn)；CO排放隨空燃比的增大持續(xù)下降，HC排放隨空燃比的增大表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢(shì)，NOx排放則隨著空燃比的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)；發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率隨著渦流比的增大呈現(xiàn)先減小后增大

3、的趨勢(shì)，NOx的排放則隨渦流比的增大表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與排放性，渦流比應(yīng)選擇在0.8-1.2之間。
　　 其次，利用AVL-fire軟件建立了CA3GA2汽油機(jī)的三維數(shù)值模型，并在該模型上進(jìn)行稀燃模擬的相關(guān)研究，包括：渦流對(duì)流速場(chǎng)影響模擬、平均壓力模擬、湍動(dòng)能場(chǎng)模擬、EGR對(duì)溫度場(chǎng)影響模擬。模擬結(jié)果表明：隨著單邊氣道截面積的不斷減小，渦旋中心強(qiáng)度并不是一直加強(qiáng)，而是在擋板A2位置時(shí)達(dá)到最大；進(jìn)氣初期，湍動(dòng)能

4、主要集中在氣門的右側(cè)區(qū)域，隨著曲軸轉(zhuǎn)角的增大，湍動(dòng)能在缸內(nèi)的分布最終趨于平均化；當(dāng)EGR率為0、8％、15％、24％時(shí)，對(duì)應(yīng)的燃燒溫度分別為2020K、1800K、1600K、1470K，溫度下降梯度約為10％左右。
　　 最后，試驗(yàn)研究了不同渦流強(qiáng)度及不同EGR率對(duì)稀燃汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性與排放性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：擋板位置A2與A0時(shí)相比，HC、NOx排放及燃油消耗率均有明顯下降，CO排放基本不變，也即一定強(qiáng)度的渦流運(yùn)動(dòng)，能夠