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《天津大学》 2012年
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CNG发动机排气系统中排气流动及温度分布特性的数值模拟

杜寅威  
【摘要】:随着排放法规的进一步加严,降低发动机起动阶段的排放是满足未来严格排放法规的前提。因此,开展天然气发动机及其排气后处理系统在起动阶段的匹配模拟研究,对于减少天然气汽车的有害排放物有积极的作用。 论文以优化天然气发动机的起动策略、降低起动过程中的排放为目的,利用GT-Power和FIRE软件建立了四缸天然气发动机一维仿真模型和排气系统三维模型,并实现了二者的耦合计算。研究了起动过程中不同气缸首先着火,发动机起动控制参数的改变,以及大负荷高转速下催化器安装位置的不同对排气系统内的气体流动和温度分布特性的影响。结果表明: 起动阶段第一个循环未着过火的气缸在排气过程中存在废气回流到气缸的现象,并推迟了废气向排气系统排出;不同气缸首先着火后,各缸排气歧管结构的差异引起排气系统中废气的流动和温度分布的不同,优化选择首个着火气缸进行起动,可以使催化器入口排气温度场分布更均匀,其中,二缸首先着火起动后催化器入口流速分布、温度分布更均匀;但不同气缸首先着火起动对排气流动和温度分布的影响主要表现在前三个发动机工作循环,此后这种差异消失。 推迟点火时刻和提高怠速转速可以明显地提高各气缸的排气温度、催化器入口高温区域的面积以及排气质量流量,加快载体的温度升高;推迟点火会提高催化器入口排气的流速分布均匀性,但过度推迟会使其降低;发动机与催化器的匹配存在一个使催化器入口流速分布均匀性最佳的点火时刻和怠速转速;合理地选择发动机起动时的点火时刻和怠速转速,可以在满足催化器起燃温度的同时使催化器入口流速分布更均匀,使催化器的整体起燃时间更短。 催化器靠近发动机安装会导致催化器前排气管路内的气体流速分布均匀性变差,排气在扩张管边缘处的涡流变大,导致催化器入口处的排气流速分布和排气温度分布不均匀性加大。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U464.174

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