缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究

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1、分类号：TK421+.2单位代码：10183研究生学号：2015422125密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究NumericalSimulationStudyonCombustionCharacteristicsofCNG-IDEngine作者姓名：汤雪林专业：动力工程及工程热物理研究方向：内燃机工作过程优化及电子控制技术指导教师：林学东教授培养单位：吉林大学汽车工程学院2018年06月缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究NumericalSi

2、mulationStudyonCombustionCharacteristicsofCNG-IDengine作者姓名：汤雪林专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：林学东教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年06月02日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则应承担侵权的法律责任。，吉林大学硕士学位论文原

3、创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：純＆年＆你摘要缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究天然气因资源丰富、燃烧清洁的特点作为车用发动机代用燃料为解决内燃机行业发展面临的传统燃料匮乏、环境恶化等问

4、题提供新的方向。随之带来的有关天然气的发动机技术也得到飞速发展，但作为气体燃料，天然气发动机动力性欠佳等缺点还有待彻底解决。本文基于光学样机燃烧过程可视化研究结果和2.0TCI直喷柴油机基本参数建立缸内直喷CNG发动机的三维数值仿真计算模型，深入研究不同双点点火位置和双点点火正时下缸内直喷CNG发动机缸内速度场、浓度场、压力场、火焰传播特性、温度场及NO生成速率的变化规律，分析不同双点点火方式对发动机燃烧过程和排放的影响，然后研究不同转速下采用双点点火方式时CNG发动机燃烧过程与NO排放的变化趋势，

5、为加强CNG发动机燃烧性能和改善排放提供有效途径。研究表明：采用双点点火时能明显缩短混合气的燃烧时间，但不同双点点火方式下两点点火后混合气燃烧过程相互影响程度不一样，在造成对混合气燃烧过程和NO排放的影响不同。（1）增大双点点火相对位置能加快整个燃烧室火焰的传播，燃烧放热更集中，缸内平均压力升高率增加，但高温区域持续时间长，NO排放增加。（2）针对改变双点点火正时，提前第一点点火时刻时混合气燃烧提前，但放热规律和缸内平均压力升高率变化不明显；又因为高温度区域持续时间不变，NO生成持续期变化不明显，N

6、O最终排放量几乎没有变化；而滞后第二点点火时刻时整体火焰传播速率降低，放热规律重心和最高爆发压力出现时刻滞后，且高温度场建立滞后导致NO生成持续时间缩短，NO最终排放量有显著降低。（3）转速增加时混合气各种流场分布向不均匀化发展，不利于火焰的稳定传播，但采用双点火方式时混合气燃烧时间非常短暂，因此改变转速对CNG发动机燃烧的稳定性影响不大，但转速增加时满足NO生成的温度场和浓度场绝对持续时间缩短，NO最终排放量大幅度降低。（4）在总结NO生成速率的变化规律得出温度一定时，当量比在0.93至0.97附

7、近时NO生成速率最高；浓度一定时，NO生成速率I首先随温度增大而升高，当温度高于2700K时受温度的变化影响比较小。关键词：CNG发动机，双点点火，缸内直喷，火焰传播特性，转速，NO生成IIAbstractNumericalSimulationStudyonCombustionCharacteristicofCNG-DIEngineAsasubstitutefuelforautomobileengine,naturalgasprovidesanewdirectiontosolvetheproblem

8、sofshortageoftraditionalfuelandenvironmentaldeteriorationinthedevelopmentofinternalcombustionengineindustrybecauseofitsrichresourcesandcleancombustion.Theenginetechnologyofnaturalgashasalsobeendevelopedrapidly,butasagasfuel,theshortcomi