燃?xì)獬煞旨捌浜繉?duì)氣體機(jī)燃燒過(guò)程的影響.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，天然氣作為一種清潔能源備受重視。不同地區(qū)天然氣成分差異及含量影響天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程及排放特性。在甲烷中添加其它氣體，研究其成分及含量對(duì)燃燒過(guò)程及排放的影響，對(duì)于天然氣發(fā)動(dòng)的標(biāo)定和排放控制策略的制定具有指導(dǎo)價(jià)值，對(duì)于了解各地氣源的燃燒特性也具有重要意義。
　　本課題以WP7天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，利用多組分氣體燃燒的詳細(xì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)點(diǎn)火、火焰?zhèn)鞑ズ团艢馕廴疚锏纳蛇^(guò)程仿真模擬，并用缸內(nèi)壓力曲

2、線進(jìn)行模型的有效性驗(yàn)證。利用驗(yàn)證后的計(jì)算模型，分析并歸納了在甲烷中添加不同比例的氫氣、丙烷和EGR氣體對(duì)燃燒放熱速率、缸內(nèi)溫度、缸內(nèi)壓力變化及CO、NO生成規(guī)律的影響。
　　分析摻氫比的計(jì)算結(jié)果可知:隨著燃?xì)庵袣錃獗壤脑龃?，缸?nèi)放熱越來(lái)越快，提高了缸內(nèi)燃燒速度，使得燃燒持續(xù)期變短，增大缸內(nèi)的燃燒溫度和壓力。摻氫比為25％時(shí)的最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時(shí)有所提高，轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，提高了14.78％;轉(zhuǎn)速為2100r/min

3、時(shí)，提高了17.23％。最大爆發(fā)壓力所對(duì)應(yīng)的相位角逐漸靠近上止點(diǎn)。但是由于氫氣提高了缸內(nèi)的燃燒溫度，為氮氧化物的形成提供了有利條件，導(dǎo)致NO的排放有所升高。曲軸轉(zhuǎn)角位于ATDC50°，轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，摻氫比為25％時(shí)的NO含量比沒有摻氫時(shí)高，轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，高了1倍;轉(zhuǎn)速為2100r/min時(shí)，高了1.3倍。
　　加入不同比例的丙烷，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程和排放的影響趨勢(shì)與氫氣相似。缸內(nèi)最高壓力和最高溫度隨丙烷占

4、比的增大而增大。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1600r/min，曲軸轉(zhuǎn)角位于ATDC50°，燃?xì)庵斜檎急葹?5％時(shí)的NO含量比較高，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，是沒有丙烷時(shí)的1.84倍，最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時(shí)提高了11.1％;轉(zhuǎn)速為2100r/min時(shí)，是沒有丙烷時(shí)的1.92倍，最大爆發(fā)壓力比沒有摻氫時(shí)提高了12.8％。
　　在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)加入廢氣，并使廢氣量逐漸增大，研究了EGR率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)

5、EGR率的升高使燃燒放熱速率降低，這是廢氣的稀釋作用及其熱容作用吸收燃燒放熱的原因?qū)е碌?。由于放熱速率的降低，?dǎo)致缸內(nèi)最高平均爆發(fā)壓力和最高平均溫度隨著EGR率的增大而降低。廢氣再循環(huán)對(duì)排放的影響也很明顯，隨著EGR率的升高NO的排放明顯降低，曲軸轉(zhuǎn)角位于ATDC50°，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，EGR率為20％的NO排放比沒有EGR時(shí)降低了94.8％;轉(zhuǎn)速為2100r/min時(shí)，EGR率為16％的NO排放比沒有EGR時(shí)降低