稀燃汽油机lnt催化器物理因素及进气组份影响模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文稀燃汽油机LNT催化器物理因素及进气组份影响模拟研究NumericalsimulationresearchontheLean-NOx-Trapofphysicalfactorandintakecomponentsofleanburngasolineengine国家自然科学基金(编号：51576140)资助学科专业：动力机械及工程作者姓名：刘世宇指导教师：李志军教授天津大学机械工程学院学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师

3、签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要内燃机在给人们的生活带来方便和舒适的同时，也带来了一定的能源与环境问题。这为内燃机领域相关工作者提出了新一轮的挑战，同时也为各类发动机缸内及后处理先进技术的发展创造了一次机遇。乘用车的多数工况范围集中在中小负荷，汽油机在此工况下的泵吸、节流损失较大使得其比油耗较高。采用稀薄燃烧技术可以有效地降低中小负荷运行工况下的泵气损失，大幅提高其燃油经济性。但由于稀燃汽油机存在的氧阻抑现象而使得传统的三效催化器TWC不能在偏离当量比的稀燃条件下有效的控制氮氧化物NOx的排放，从而使得如何解决好稀燃汽油

4、机的NOx排放问题成为稀燃技术应用的研究热点。本文基于缩核模型建立了能准确模拟LNT工作过程的数值模型，对LNT的工作过程进行数值模拟，针对LNT的稀燃NOx吸附过程进行了详细的分析，并研究了入口边界气体温度、空速、LNT催化器长径比以及CO2和水蒸气含量等对LNT工作性能的影响，为LNT的实际应用提供了理论依据。本文研究了LNT入口边界气体温度对其工作性能的影响。结果表明：低温和高温条件下，LNT出口泄露的NOx量较高，在泄露的NOx中主要的成分为NO。在300℃-350℃温度区间内，NOx泄漏量较低，泄露的NOx中NO2的比例超过60%。

5、此外还研究了LNT入口边界气体空速对LNT转化效率的影响，结果表明：当LNT入口边界气体的空速增大时，LNT对NOx的转化效率降低，配备不同排量发动机时需要选取相应规格的LNT，以达到理想的NOx净化效果。对于LNT催化器长径比的研究表明，当催化器体积一定时其长度增大，所对应的NOx泄漏量变大，对应的LNT工作效率降低。本文还比较了CO2、水蒸气以及二者同时存在时对LNT吸附过程的影响。结果表明，CO2会显著降低LNT吸附效率，且降低的效果与CO2的浓度关系不大。水蒸气在一定程度上会降低LNT工作过程的吸附效率，其影响比CO2的影响小，且随着

6、水蒸气含量增多LNT吸附效率降低更加明显。在CO2和水蒸气同时存在时，其吸附效率数值介于单独CO2条件和单独水蒸气条件二者之间。对于LNT的脱附过程，本文针对三种常用的还原性气体H2、CO以及C3H6，研究了三种气体作为还原剂时CO2和水蒸气对其工作过程的影响，结果表明，H2的还原性最强，CO还原性次之，C3H6的还原性很弱。CO2和水蒸气对于H2以及C3H6的还原过程影响不大，还原剂为CO时CO2含量越高NOx泄漏量和突释量越大，对应的脱附还原过程完成时间越短。关键词：吸附还原催化器；稀燃汽油机；氮氧化物；数值模拟I万方数据Abstract

7、TheICEbringsconvenienceandcomforttopeople’slife,anditalsocausedaseriesofenergyandenvironmentissuessimultaneously,whichchallengstheenginerelatedresearchersandalsoprovidesanopportunitytodevelopadvancedtechnologyofin-cylinderandafter-treatmentsystemofengines.Mostofpassengerveh

8、iclesoperateatmedium-lowloadareawheregasolineenginesusuallyhavearelativeworseBSFCb