缸内EGR分布对甲醇发动机性能影响的模拟研究

缸内EGR分布对甲醇发动机性能影响的模拟研究

作者:师大云端图书馆 时间:2019-12-08 分类:参考文献 喜欢:3823
师大云端图书馆

【摘要】面对石油资源短缺和环境恶化两大难题,内燃机工作者一方面在寻求提高发动机动力性降低燃油消耗的有效措施,另一方面也在积极寻求替代石油燃料的其他能源。而含氧燃料——甲醇无论从与传统燃料按比例混合到纯甲醇作为燃料燃烧在内燃机上的应用已然得到了人们的高度关注和深入探索。本文就是在此基础上将EGR技术应用在高压缩比甲醇发动机上,利用CFD软件就EGR在缸内的不同分布对提高发动机动力性和经济性有何种影响规律和影响效能进行了模拟研究,主要研究内容和结论如下:一、模拟计算平台的建立运用FIRE软件建立进气道和燃烧室的动态网格,选择计算所需的湍流、燃烧和排放等数学模型,并确定边界和初始条件以及计算参数等,验证模型的正确性。二、均质EGR对发动机性能的影响(1)进气损失会随着EGR率的增大而不断降低;循环燃料喷射量越大EGR率对进气损失的控制作用越明显。其中70%循环燃料喷射量30%EGR率时,节气门几乎已经全部打开,把进气损失降到了最低达到了利用EGR控制进气损失的目的。(2)对于不同循环燃料喷射量EGR率为30%为一个转折点,EGR率低于30%时的缸压和放热率的峰值及相应的相位随着EGR的增大而增大和推迟,当EGR率大于30%时,以上两种燃烧参数的峰值和峰值相位会有大幅度的降低和推迟,燃烧受过大的EGR率影响而恶化。EGR率越大放热量在上止点处的值越来越低,上止点之前热量释放的越少。此外,燃烧持续期和燃烧始点会随着EGR率的增大而延长和推迟。对于同一燃烧参数,循环燃料喷射量越大对EGR率的敏感度越小,其承受EGR的能力越强。(3)EGR温度的提高弥补了过多EGR率对燃烧的恶化作用。对应于不同的EGR率应该随时调节点火提前角,高的EGR率时应提前点火提前角,低EGR率时要相应的推迟点火角度,以使发动机经济性和动力性达到最佳。三、分层EGR对发动机性能的影响(1)在进气道内加螺旋隔板的结构方式实现EGR径向分层,进气过程EGR分层效果相对明显,压缩过程分层变弱。EGR压力等于或小于新鲜气体压力并全程通入时,分层效果不佳。(2)保持新鲜气体压力不变,若只单纯的调大EGR压力时,缸内平均EGR率会增大,但分层不明显,分层梯度不足5%。若同时缩短EGR的进气时长,虽然平均EGR率稍有降低,但分层效果更明显,浓度梯度会增大很多。其中EGR压力为130kPa在430°CA停止通入时,平均EGR率为40%,下层高的EGR率可达53%,上层火花塞附近低EGR浓度为23%,浓度梯度为30%。此外,EGR温度对EGR分层影响并不大。(3)对比分层和均质对燃烧的影响,分层方式可以降低进气损失,增大膨胀做功,提高缸压峰值、放热率峰值和缸内平均温度峰值,缩短燃烧持续期,并提前燃烧始点,改善了同等EGR率和燃油量条件下的均质EGR混合气的燃烧,达到了EGR分层优化的目的。
【作者】王玉玲;
【导师】洪伟;
【作者基本信息】吉林大学,动力工程,2014,硕士
【关键词】甲醇发动机;数值模拟;EGR;分层EGR;燃烧;

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