稀燃汽油机指示效率与氮氧化物排放数值模拟分析

摘要

随着能源环境问题的加剧,节能减排成为内燃机发展的主题。稀薄燃烧技术由于可以大幅降低汽油机油耗和排放而成为汽油机发展的主要方向之一。由于稀燃汽油机偏离化学当量比运行使得TWC催化转化效率降低,NOx排放不能达到规定要求,相关研究者提出NOx储存还原催化器LNT(Lean-NOx Trap)来降低稀燃汽油机NOx排放。本文以实验为基础针对汽油机指示效率以及其NOx排放后处理进行数值模拟计算研究工作。
　　以试验数据为基础搭建汽油机数值模拟模型,并针对影响汽油机热效率的各参数如:绝热指数、传热、时间损失、燃烧持续时间等进行分析讨论。结果表明:小空燃比区间实现稀燃不能发挥高绝热指数优势,时间损失随着空燃比升高对指示效率的影响逐渐减弱,在高空燃比区间热量做功能力下降,随着空燃比升高相同扭矩输出条件下爆震趋势增加,进而限制了稀燃汽油机高压缩比的应用。
　　本文还搭建了LNT、TWC后处理催化器模型,模拟计算了TWC+LNT、单独LNT两种布置方案下稀燃汽油机降低NOx效果,研究发现,TWC+LNT的催化器布置方式对NOx的催化作用优于单独LNT的催化器布置方式。计算分析了TWC+LNT布置方式中TWC对LNT的NOx净化能力影响。结果表明:稀燃过程中,TWC有利于后端LNT的吸附,降低NOx的稀燃溢出量;浓燃阶段中,TWC对LNT的脱附有着前期减速而整体加速的作用;合理控制稀燃时间,保证稀燃Ba(NO3)2覆盖率低于0.7可以避免NOx大量溢出的现象;而当Ba(NO3)2覆盖率低于0.1时,脱附效果变差,应该降低该覆盖率区间的浓燃时间;当LNT出现吸附位失效或吸附饱和现象,保持稀、浓燃时间比例一定条件下,提高稀、浓燃绝对时间,有利于提高TWC+LNT的NOx催化转化效率。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2 汽油机稀薄燃烧技术

1.3 稀燃汽油机排放控制

1.4稀燃汽油机数值模拟

1.5课题研究意义及内容

第二章 稀燃汽油机及后处理器模型建立

2.1 汽油机数值模型搭建

2.2 汽油机模型主要参数及搭建

2.3汽油机后处理模型搭建

2.4本章小结

第三章 稀燃汽油机经济性分析

3.1 稀燃汽油机试验改制与模型验证

3.2基于模型的数值模拟分析

3.3本章小结

第四章 稀薄燃烧汽油机排放性能分析

4.1 试验方法及验证

4.2 前端TWC对LNT氮氧化物净化能力影响

4.3 本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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