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天然气汽车发动机内催化燃烧研究
| 论文题名： | 天然气汽车发动机内催化燃烧研究 |
| 关键词： | 天然气汽车;发动机;催化燃烧;数值模拟 |
| 摘要： | 机内催化燃烧技术是降低汽车排气污染、提高燃料燃烧效率的有效措施，得到越来越多研究者的重视。催化剂的种类、催化剂的加载方法都会对催化效果产生影响。要使催化燃烧技术得到推广，不仅仅需要找到经济、有效的催化剂，还要有合适的加载方法。国内外学者针对催化剂种类的研究及其载体已经做了很多工作，也有了很大进展。对于催化剂加载方法上则还存在很多问题，如对发动机的改造太大，成本太高、催化剂与燃料接触面积太小，而且他们针对的主要是汽油、柴油发动机，对天然气发动机催化燃烧技术的研究还非常少。 本文首先针对天然气发动机内的催化燃烧问题，建立了发动机内催化燃烧特性、发动机内污染物生成特性的物理和三维数学模型，采用SIMPLE算法，进行了不同催化剂下的机内催化燃烧和排放的数值研究，得出如下有意义的结论：加催化剂后，天然气的起燃温度降低；发动机内的最高燃烧温度减小；CO、CH、Nox的生成浓度和排放出口浓度减少；排气中甲烷浓度减少，甲烷燃烧更加完全；催化剂的种类影响催化效果，贵金属催化剂的催化效果优于非贵金属催化剂。 针对数值计算的结果，本论文进行了实验验证。在总结文献的基础的上对催化剂加载方法进行了改进，提出了向发动机预混合室内喷射催化剂溶液的新方法，设计和改建了实验台。实验比较了双氧水溶液流量、催化剂溶液浓度、催化剂种类对发动机功率，气耗率，CO、CO2、CH、Nox排放浓度的影响，得出如下结论：在双氧水溶液流量在1.05L/h时能取得发动机经济和排放的最佳效果；催化剂浓度增加，气耗率和污染物的排放都降低，但是催化剂的溶解问题制约浓度的增加；Fe2O3的催化效果不如CuO和Cu2O，对减少Nox的排放，Cu2O在高速和低速时比CuO好，但在中等速度时不如CuO，在CH上CuO催化效果优于Cu2O，而对减少CO排放、降低气耗率方面则Cu2O更好。加催化剂溶液后发动机功率的下降不是很明显。 本文研究结果为进一步研究天然气发动机机内的的催化燃烧技术，改善发动机燃烧和减少污染物排放打下了理论和实验基础。同时对汽油和柴油机的机内催化燃烧技术研究也具有借鉴作用。具有较大的经济、社会和环境效益，值得广泛推广应用。 |
| 作者： | 冷锁林 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 张力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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