熊兴旺 于津涛 高俊华

（中国汽车技术研究中心 北京 100176）

引言

天然气发动机燃烧过程中产生氮氧化物，瞬态工况下，转速、转矩及过量空气系数等各参数变化剧烈，对氮氧化物生成量影响复杂。建立氮氧化物瞬态排放模型，有助于提升发动机标定效率，并可用于研究发动机运行参数对氮氧化物生成量的影响，具有重要的工程意义。

在建模时，有采用涉及具体的化学反应机理的方式。比如Mansha M等人基于EXGAS烷烃氧化机理和Leed氮氧化物生成机理，构造了4种反应模式，分别用于计算天然气发动机缸内NOx生成量[1]；Dwyer H等人根据GRI化学反应机理建立了稀燃天然气掺氢发动机缸内NOx生成模型[2]；还有利用燃烧模型结合修正的Arrhenius公式[3]、修正的Arrhenius公式结合多元非线性回归[4]及燃烧模型结合扩展的Zeldovich氮氧化物模型[5]等方法建立的NOx排放预测模型。

此外，建模时也可采用选取若干发动机运行参数为输入量，基于神经网络方法或经验公式而不涉及具体化学反应机理的方式。比如基于人工神经网络方法，研究人员分别建立了生物气发动机NOx排放模型[6]、天然气发动机NO排放模型[7]和氢气发动机NOx排放模型[8]；刘震涛等人基于径向基函数神经网络方法，建立了天然气/柴油双燃料发动机NOx排放模型[9]；胡振丹等人将增压中冷天然气发动机NOx排放与转矩、进气流量、进气温度和进气湿度等变量间分别用对数型式关系式进行了拟合[10]。

发动机瞬态过程中，运行参数影响过量空气系数，而过量空气系数对氮氧化物生成量有较大影响。……