在超声波辅助点火发动机中对燃烧行为和排放形成的数值评估
Shiwei Zhang1, Cheng Shi2, Liming Di2,3
1Zhengzhou Tourism College, Zhengzhou450009, China.
内燃机中的超声波燃料注入通过增加流动能 (TKE) 来增强燃烧,从而导致更高的峰值压力. 然而,这种方法也增加了氧化 (NOx) 和碳化合物 (HC) 的排放,同时减少一氧化碳 (CO) 和烟.
科学领域:
- 工程 工程师 工程师 工程师
- 燃烧科学 燃烧科学
- 声学 声学 在声学方面
背景情况:
- 内燃机 (ICE) 在优化燃烧效率和减少有害排放方面面临着挑战.
- 超声波技术提供了一种新的方法来影响ICE内的燃烧过程.
研究的目的:
- 研究超声波燃料注入策略对内燃机的流量场,燃烧和排放的影响.
- 分析不同超声波振幅和频率对发动机性能和污染物形成的影响.
主要方法:
- 基于实验室测试数据开发经过验证的1D和3D数值模拟模型 (GT-Power和CONVERGE).
- 在3D模型中将超声波喇集成到发动机的燃烧室中.
- 模拟6个超声波养方案的振幅变化 (30-300μm) 在20kHz和四个方案的频率变化 (20-50kHz) 在100μm的振幅.
主要成果:
- 超声波振幅的增加显著提高了动动能 (TKE) 超过46.6%,提高了燃烧反应速率和峰值压力 (PMAX) 1.9MPa.
- 更高的超声波频率也增加了TKE16.4%,并改善了燃烧,提高了PMAX1 MPa.
- 超声波应用导致NOx和HC排放量增加 (分别高达32.4%和43.8%),但CO和烟尘排放量减少 (分别高达11.4%和11%).
结论:
- 超声波燃料喷射有效调节内燃机中的燃烧和排放.
- 振幅和频率是优化超声波对TKE,燃烧和排放的影响的关键参数.
- 超声波参数的进一步优化有可能实现特定的排放目标.
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