基于Spearman相关性和燃烧三维数值计算的汽油机碳氢排放分析

摘要

首先，采用Spearman相关性分析，针对不同型号的多种发动机，设计了基于面容比、面面比、侧隙和背隙容积、火力岸容积、缸垫死区容积、余隙容积，以及各容积占比等特征参数，研究了它们在冷启动工况对碳氢排放的影响；随后，采用燃烧三维数值计算的方法，从燃烧室几何结构和燃烧过程的角度解释了影响的原因。研究结果表明：余隙容积和余隙容积占比与冷启动碳氢排放的相关性最强，影响程度也最大，其他特征参数与冷启动碳氢排放相关性很小，其中，余隙容积占比的Spearman相关系数r_s为0.753 8，单尾检测P值<0.01，相关性非常显著；预燃室射流点火发动机在冷启动工况符合上述相关性分析的结论，但在热机工况下，由于预燃室的高温射流进入燃烧室余隙较早，引燃了其中的混合气，在燃烧早期就消耗了壁面附近的燃料，所以在当量比燃烧时，碳氢排放显著降低，而在稀薄燃烧时，并没有因为燃烧温度降低而导致碳氢排放升高，这也从另外一个角度解释和印证了余隙容积和余隙容积占比对碳氢排放影响的机理。本文研究结果可以为汽油机燃烧系统结构的合理设计提供理论依据和支撑。

关键词

能源与动力工程 / Spearman相关性分析 / 碳氢排放 / 燃烧室几何结构 / 燃烧三维数值计算 / 射流点火 / 火花点火