降低稀燃汽油機Nox排放的數值模擬與試驗研究.pdf

1、隨著能源危機的日益加劇、環(huán)境問題的不斷惡化，節(jié)能與環(huán)保已成為現(xiàn)代內燃機發(fā)展的主題。稀薄燃燒技術可以提高汽油機熱效率、減小節(jié)流損失，有助于汽油機燃油經濟性與排放性的改善，日益受到人們的關注。計算機數值模擬，可以縮短試驗時間、降低工作強度，為試驗方案的制定提供理論指導。本文在一臺國產CA3GA2汽油機上，進行了汽油機稀薄燃燒的相關模擬與試驗研究。
　　 首先，利用AVL-boost軟件建立了CA3GA2汽油機的一維數值模型，并在該模

2、型上進行稀燃模擬的相關研究，包括：汽油機稀燃的經濟性模擬、排放性模擬、渦流強度影響模擬、EGR對NOx排放影響模擬。模擬結果表明：發(fā)動機的比油耗，隨著空燃比的增加而呈下降趨勢，當空燃比大于18后，模擬比油耗下降幅度減緩，并在空燃比21時，達到了最低油耗點；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，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；發(fā)動機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，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，綜合考慮經濟性與排放性，渦流比應選擇在0.8-1.2之間。
　　 其次，利用AVL-fire軟件建立了CA3GA2汽油機的三維數值模型，并在該模型上進行稀燃模擬的相關研究，包括：渦流對流速場影響模擬、平均壓力模擬、湍動能場模擬、EGR對溫度場影響模擬。模擬結果表明：隨著單邊氣道截面積的不斷減小，渦旋中心強度并不是一直加強，而是在擋板A2位置時達到最大；進氣初期，湍動能

4、主要集中在氣門的右側區(qū)域，隨著曲軸轉角的增大，湍動能在缸內的分布最終趨于平均化；當EGR率為0、8％、15％、24％時，對應的燃燒溫度分別為2020K、1800K、1600K、1470K，溫度下降梯度約為10％左右。
　　 最后，試驗研究了不同渦流強度及不同EGR率對稀燃汽油機燃油經濟性與排放性的影響，試驗結果表明：擋板位置A2與A0時相比，HC、NOx排放及燃油消耗率均有明顯下降，CO排放基本不變，也即一定強度的渦流運動，能夠