大缸径二冲程天然气发动机燃烧及排放特性仿真

摘要

针对点燃式大缸径二冲程天然气发动机燃烧速率慢、动力性低及排放较高的问题,采用GT-Power与AVL-Fire分别构建其一维热力学模型和三维计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型,通过数值模拟,研究空燃比、点火时刻及压缩比对发动机性能、燃烧及排放的影响。结果表明:在理论空燃比为17.24时,发动机的性能、燃烧及排放均表现较好;空燃比过低(13.00)或过高(27.50)都会导致燃烧恶化,性能大幅降低;当空燃比一定时,适当提前点火时刻,有效热效率增加,动力性与经济性提高,NO排放量升高,CO排放量降低;空燃比与点火提前角匹配后,将压缩比从6.1提升至11,发动机燃烧得以改善,动力性与经济性分别提升了45%与31%。