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摘要:针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2000 r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数.结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现.采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响.
摘要:文章针对CNG发动机仍存在较难控制燃烧相位和极限工况下燃烧不理想等问题,重点研究等离子体强化发动机的燃烧过程.利用CHEMKIN软件多区模型,基于详细的化学反应机理GRI-MECH 3.0,探究不同等离子体和添加臭氧对甲烷燃烧过程的影响规律.结果表明:等离子体可有效缩短点火延迟时间,自由基O的助燃效果更明显,0.5%O浓度条件下,可使点火延迟时间提前12.4°CA,燃烧最高温度上升182.01K,增加自由基浓度对燃烧反应的影响不大.此外,添加臭氧可使燃烧过程中自由基O的生成使反应提前,且随着臭氧浓度的增大强化作用增强,但增强幅度逐渐降低.
[硕士论文] 王秦燕
动力机械及工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:面对能源危机和环境污染两大世纪难题以及越来越严格的排放法规,对缸内常规燃烧技术的研究已经不能满足广大研究学者的需求,国际上发动机燃烧过程的组织结构正在发生革命性的变革,发动机燃烧技术正向高密度、高稀释和超高压等极端条件方向发展。本文以一台缸内直喷汽油机为原型建立了天然气发动机模型,通过仿真计算分析,研究了高密度高稀气条件下各点火参数对天然气燃烧和排放的影响规律,优化极端条件下点火系统,以实现高效稳定燃烧,达到高动力性、高经济性和低排放、低排气温度的目标。
  首先,利用样机的实验数据对燃烧模型进行有效性验证;其次,研究了不同点火方式、双火花塞位置、点火正时、点火能量对高密度高稀气条件下天然气发动机燃烧排放影响。结果表明:采用双火花塞点火与单花塞点火相比,可以缩短火焰传播距离,提高火焰传播速率,提高发动机的热效率,但是需要配合合适的点火正时,以达到更好的效果。在研究双火花塞位置的影响时发现当A=2/3时,燃烧速度最快,燃烧持续期最短。双火花塞距离过小或过大,都会降低发动机的燃烧速度,增加燃烧持续期,导致经济性变差,污染物排放增多。在不同的工况下,均存在最佳点火正时,其中当量比为0.6时,最佳点火正时为695℃A,当量比为0.55时,最佳点火正时为685℃A,研究表明通过优化点火正时可以弥补高稀气条件下造成的动力性不足。最后,对点火能量研究表明,增大点火能量可以促进火核生成,缩短火焰发展期,但点火能量增加到一定值后,继续增大点火能量,对发动机性能的改善不大。在高密度高稀气条件下当量比为0.6时,最小点火能量为45mJ,当量比为0.55时,最小点火能量为35mJ。因此通过优化点火系统,可以实现在高稀气条件下已更低的点火能量实现更高效的燃烧。
摘要:针对均质压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)技术仍存在着火时刻控制困难、燃烧不充分等问题,以天然气HCCI发动机为研究对象,通过建立HCCI单区模型,耦合CH4-O3反应机理,研究添加臭氧(O3)和一定臭氧浓度下初始参数对天然气HCCI发动机的燃烧过程和排放特性的影响.结果表明:添加O3可以使着火时刻提前,缸内温度和压力升高,且随着O2浓度增大效果越明显,增长幅度逐渐下降;提高进气温度使缸内压力峰值下降,当量比的增大使着火时刻延迟,提示可通过改变O3浓度和初始参数实现对燃烧相位的控制;O2浓度和发动机初始参数的增大均不同程度上促进了NOx排放.
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