高压缩比hcng发动机稀薄燃烧特性仿真研究

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1、分类号U464.177单位代码10618密级学号2120114005硕士学位论文高压缩比HCNG发动机稀薄燃烧特性仿真研究研究生姓名：周磊导师姓名及职称：何义团教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称交通运输工程论文提交日期2015年4月20日二级学科名称载运工具运用工程学位答辩日期2015年5月28日2015年6月9日SimulationResearchonLean-BurnCharacteristicsofHCNGEnginewithHighCompressionRatioADissertationSubmittedfortheDegreeofMaster

2、Candidate：ZhouLeiSupervisor：Prof.HeYituanChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体日舒发。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中表或撰写过的作品成果ｉＵ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承巧。学位论文作者签名：曰期口瓜／声知洞重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作

3、者完全了解学校有关保留、使巧学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可レ义博本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可队采用影印、缩印或归描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、、、）。复制发行信息网络传播等，同时本人保留在其他媒体发表论文的枚利Ｊ学位论文巧者签名：指导教师签名：ｙ曰期：／月？曰曰期：年＾月曰於杯（如少Ｓ本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光

4、益版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全义发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数掘库出版章程》规定享受相关权益曰辟＾皮学位论文作者签名：词瓜指导酒签名：Ｕ期：八疗占月＾曰Ｈ期年巧＾自摘要面对当前能源危机、环境污染的紧迫形势，发展节能、环保的车用替代燃料已成为迫切需求。以焦炉气作为车用燃料，不仅可以缓解能源紧缺危机，同时还可以降低汽车尾气排放。焦炉气经甲烷化处理后得到由氢气（体积比55%）和甲烷（体积比45%）组成的混合气，可视为55%HCNG燃料。本文研究了高压缩比HCNG发动机稀薄燃烧性能以及回火特性。（1）为了研究压缩比对HCNG发动机稀燃整机性能以及缸

5、内燃烧过程的影响，o同时避免发生回火，利用GT-VTRAIN软件，在原机30CA气门重叠角的基础上，oo重新设计了14CA和0CA气门重叠角的气门升程曲线，并对其整机性能进行预测分析；分别利用AVL-Boost和AVL-Fire，建立ε=10、11、12，气门重叠角为o0CA的HCNG发动机整机性能仿真模型和缸内燃烧仿真模型；通过AVL-Fire缸内燃烧模型，计算得出各工况下的示功图和燃烧放热率，并利用MATLAB软件对数据进行处理，得到MBT点和m值（韦伯燃烧函数参数），为整机性能模拟参数的设置奠定基础；利用AVL-Boost和AVL-Fire模型，研究压缩比对HCNG发动机稀燃

6、整机性能以及缸内燃烧过程的影响。整机性能仿真结果表明：压缩比越高，转矩、指示热效率以及NOx排放越高，有效燃料消耗率越低。随着过量空气系数从1.0逐渐增大到2.0，转矩逐渐减小；指示热效率呈先上升后下降的趋势，且在φa=1.6～1.8区间内出现峰值；NOx排放呈先上升后下降的趋势，且在φa=1.2时均达到最大值；有效燃料消耗率呈先下降后上升的趋势。当ε=10、11时，dp/dφ<0.25MPa/(ºCA)，在正常值范围内；ε=12时，dp/dφ>0.25MPa/(ºCA)。综合上述性能分析，压缩比增大到11时较为理想。缸内燃烧仿真结果表明：压缩比越高，火焰传播速度越快、缸内温度最大

7、值越高，NOx排放量越高；随着燃烧趋近于结束，缸内温度逐渐降低，且压缩比越高，温度下降速度越快。（2）为了研究进气道喷射式高压缩比稀燃HCNG发动机回火问题，利用ooAVL-Fire，建立ε=10、11，气门重叠角为30CA、14CA的HCNG发动机缸内燃烧仿真模型，结合发动机回火工况试验进行研究。仿真结果表明：由于气门重叠期较大，压缩比提高，导致高温废气回流到进气道，这是造成回火的原因之一；由于排气冲程末端的无效点火，进一步提高了进气门附近的温度，从而加大了回火趋势