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从汽车的发明到社会的认可和大量使用,汽车已经形成了其独特的发展方式。并不断推进社会的改革和进步。而决定发动机性能的差异中发动机的燃烧首当其冲,科技发展在追求高性能发动机的同时也注意到了其带来的对环境不可逆的损伤。所以人们需要寻找和探索新型燃烧方式和清洁燃料,煤层气开始进入人们的视线。因其燃烧环保而备受关注。所以我们有必要对其在发动机中的燃烧进行研究。本文基于Pro/Engineer建立发动机燃烧室的模型,并通过CONVERGE进行发动机缸内燃烧仿真模拟。因没有符合柴油引燃煤层气燃烧的反应和动力学模型,所以通过化学分析动力学软件Chemkin-Pro对柴油引燃变组分燃烧机理进行简化与合并,通过采用经过大量实验验证和优化的详细反应机理进行简化,采用美国劳伦斯国家实验室详细的正庚烷燃烧机理代替柴油燃烧,并采用南加利福尼亚大学详细的天然气燃烧机理代替煤层气的燃烧,并将其简化后和GRI 3.0反应机理中的NO_x的反应机理进行合并形成本文模拟所需燃烧机理。探究柴油引燃变组分煤层气发动机缸内燃烧及排放特性。通过仿真模拟发现:(1)煤层气中甲烷含量的上升,提高了缸内燃烧热负荷,缸内压力和温度都有明显的提升,且甲烷对发动机的温度和压力的影响贯穿始终,但相应的带来燃烧负荷的提升同时,缸内NO_x含量提高,排气温度提高,发动机排放性能恶化。(2)研究发现虽然乙烷在煤层气中含量不多,但其对缸内燃烧也有非常大的影响。乙烷含量的提高,会降低发动机缸内的温度和压力,乙烷对温度的影响在上止点至曲轴转角40°之间,而对压力的影响主要集中在上止点至曲轴转角15°之间。并随着缸内温度和压力的下降,其NO_x的含量下降明显,排气温度略有下降但并不明显。(3)煤层气中丙烷含量的上升,提高了缸内燃烧热负荷,缸内压力和温度都有明显的提升,其对压力的影响主要集中在上止点至曲轴转角10°之间,对温度的影响在上止点至曲轴转角40°之间,对于燃烧产生的NO_x其含量随着丙烷的提高而上升明显,排气温度也相应提升。(4)在低组分甲烷的煤层气中加入氢气可以看出,氢气的加入有利于缸内燃烧的进行,并随着氢气含量的提高缸内燃烧越发剧烈,缸内的热负荷不断提高,其对压力和温度的影响在上止点后持续影响,氢气的加入确实可以在很大程度上提高低组分甲烷燃烧状况不佳的影响,但随着氢气含量的提高,其带来的排气温度的提升和排放物中NO_x含量的提高则为排气系统带来了更大的压力。