天然气发动机EGR系统数值研究.pdfVIP

第6期( 总第203期) 车用发动机 No．6( Ser i al No ．203) 2012年12月 VEHI CLE ENGI NE Dec．2012 天 然 气 发 动 机 EGR系 统 的 数 值 研 究 莫海俊1’2，黄永全3，冒晓建1，卓 斌1 ( 1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240 ；2 ．广西大学机械工程学院，广西南宁 530004 ； 3 ．广西玉柴机器股份有限公司 ，广西玉林537005) 摘要：通过化学动力学软件Chemki 计算了温度、氧浓度对天然气燃烧过程中NO，生成的影响；利用GT— Power 对3种不同管路布置方案的EGR系统进行仿真比较，发现在增压器匹配情况下高低压 回路系统更容易实 现用EGR代替空气来对燃气进行稀释 ；利用Fi r e 预测 了不 同工况下EGR质量分数对柴油机动力性、经济性及 NO，排放的影响规律。结果表 明：综合各项性能指标 ，2 200 r ／mi ，100％负荷工况点，EGR质量分数为0．3 时较 优 ；1 80 0 r ／mi ，100 ％负荷工况点，EGR质量分数为0．2 5时较优；1 20 0 r ／r ai ，100 ％负荷工况点，EGR质量分数 为0．1时较优 。数值研究为进一步开展试验工作奠定了基础。 关键词 ：天然气发动机 ；废气再循环 ；仿真 ；燃烧；排放控制 DOI ：10 ．3969 ／i ．i s s ．1001—2222．2012．06．0 18 中图分类号：TK42 1．6 文献标志码 ：B 文章编号：100 1—2222( 20 12) 06—0072—08 天然气是一种高效、清洁、来源丰富的发动机 速型及燃料型 ，热力型NO，在预混高温燃烧中起主 燃料，使用压缩天然气可以有效降低发动机CO及 导作用。泽尔维奇扩展模型认为NO，是空气中的 HC的排放，但NO，排放仍居高不下。废气再循环 N：和O：在高温下反应生成： ( EGR) 作为控制缸 内NO，生成的技术已广泛应用 N： +02一 NO+N， 在现代柴油机及汽油机上；对于天然气发动机来说， N+O， 一 N0+O， N+OH—，NO+H， 工质燃烧的特点与前两者有诸多不同之处，因此，本 研究以某6缸天然气发动机为研究对象，以数值模 丁 c l ENO] 一KEN。] [ O。] 专 。 拟的方式研究EGR在天然气发动机上的应用 。首 其中，NO。生成速率强烈依赖于反应温度，随温度 先计算天然气燃烧过程 中温度及氧浓度对NO，生 升高呈指数关系而急剧增大，同时正 比于N：浓度 成 的影响，然后讨论不同EGR管路系统的特点，最 和O。浓度的平方根以及停留时间。因此，控制 后预测不同工况下EGR质量分数( 本研究为了保 NO：排放主要从燃烧温度、空气燃料混合比等方面 证计算 的准确性，用EGR质量分数代替EGR率 ， 考虑。 试验中可根据实际测量的数据将EGR率和EGR 目前比较成熟的天然气反应模型是GI R— 质量分数一一对应) 对天然气发动机动力性、经济性