CNG发动机工作过程数值模拟

数值计算和实验研究是当今内燃机研究发展的两大支柱。内燃机的性能与排放特性主要由进气流动、缸内混合和燃烧过程间复杂的相互作用所决定。由于缸内温度及混合物成分都随空间及时间发生变化，传统的发动机测试只能提供有限的信息。 本文采用AVL BOOST、AVL FIRE软件对某CNG发动机分别进行了整个工作过程的一维和三维数值模拟计算，详细的描述了缸内流动过程、燃烧过程，分析了各参数对发动机性能与排放的影响。主要研究工作包括： (1)用BOOST软件建立了该CNG发动机的整机模型，宏观上描述整个发动机的热力学过程，并通过全负荷下的速度特性试验验证该模型的正确性。在此基础上，改变压缩比、点火提前角和配气正时，通过性能计算，分析这些参数对CNG发动机性能的影响，并提出相关改进意见。 (2)用FIRE软件建立了0～720°CA该CNG发动机进气道．气缸．排气道部分的三维动态网格，选择合适的边界条件类型和计算模型，计算达到良好的收敛效果。根据计算结果，对CNG发动机缸内流场、温度场、燃烧产物的分布进行较全面的描述，对存在的细节问题提出了改进意见。并在此计算的基础上，对一些特征工况点的热负荷程度和爆燃倾向做出了评价，为试验提供指导。 一维计算结果表明，选择合适的压缩比、点火提前角和配气正时，可以改善缸内燃烧过程，提高CNG发动机功率，降低燃气消耗率。由三维计算结果可知，该CNG发动机进气道存在一定缺陷，同基础机型的CNG发动机的局部最高气体温度比柴油发动机高的多，且NOx排放相对同类机型的柴油机没有很大的优势，有待改进。