本文關(guān)鍵詞：四缸增壓中冷柴油機(jī)排放控制的模擬及試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 柴油機(jī) 噴油器 燃燒 排放 數(shù)值模擬

【摘要】：柴油機(jī)具有動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、熱效率高等特點(diǎn),應(yīng)用越來越廣泛。但伴隨環(huán)境保護(hù)的愈加重要,世界各界對(duì)排放法規(guī)的要求都愈加嚴(yán)厲。柴油機(jī)的主要排放物是NOX和PM,其中PM是造成現(xiàn)在霧霾的主要原因之一,這些給柴油機(jī)的發(fā)展帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此如何有效的降低柴油機(jī)的主要污染物,是各國都在努力解決的問題。對(duì)減少柴油機(jī)的排放進(jìn)行研究對(duì)走自主開發(fā)路線和振興我國柴油機(jī)品牌的競爭力有極其重要的意義。本文分析了柴油機(jī)主要排放物的生成機(jī)理和相應(yīng)的危害,并對(duì)國內(nèi)外控制柴油機(jī)排放物的技術(shù)措施進(jìn)行了綜述。文章以國產(chǎn)某型號(hào)四缸增壓中冷柴油機(jī)為研究對(duì)象,通過模擬和試驗(yàn)對(duì)該柴油機(jī)的排放控制進(jìn)行研究,并做出排放的優(yōu)化改進(jìn)。本文論述了缸內(nèi)數(shù)值模擬的三維計(jì)算模型以及數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)湍流模型、噴霧模型、著火和燃燒模型、排放模型進(jìn)行了分析和選擇。根據(jù)柴油機(jī)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)和邊界條件的設(shè)置。模型所得氣缸壓力結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。運(yùn)用計(jì)算軟件對(duì)氣體流動(dòng)和燃燒等過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,分析了噴油正時(shí)、噴孔直徑、油嘴伸出量對(duì)燃燒參數(shù)的影響。分析了缸內(nèi)燃油蒸發(fā)率、燃空當(dāng)量比的分布特點(diǎn)以及缸內(nèi)平均溫度、平均壓力和放熱率的變化情況,并對(duì)排放做出了預(yù)測。結(jié)果表明:減小噴油提前角,混合氣的滯燃期縮短,燃油蒸發(fā)率降低,著火時(shí)刻混合氣分布范圍較小,缸內(nèi)最高燃燒溫度和最高燃燒壓力減小;隨著噴油器孔徑的減小,缸內(nèi)混合氣混合的更加均勻,過濃混合氣區(qū)域減少,混合氣燃燒的更加充分,放熱率曲線向前平移,整個(gè)燃燒過程相對(duì)提前,與此同時(shí),缸內(nèi)的最高燃燒溫度和最高燃燒壓力都相對(duì)提高。搭建排放試驗(yàn)臺(tái)架,根據(jù)排放試驗(yàn)的相關(guān)要求進(jìn)行排放對(duì)比試驗(yàn)。通過對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行不同工況下的排放對(duì)比試驗(yàn),研究壓縮比、噴油正時(shí)、噴油器壓力室、噴孔直徑、油嘴伸出量和噴油器開啟壓力對(duì)柴油機(jī)排放特性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響,為樣機(jī)優(yōu)化提供參考方案。試驗(yàn)表明:壓縮比由16.7增加到17.7,柴油機(jī)的NOX生成量增大,其在低轉(zhuǎn)速時(shí)這種變化最明顯,壓縮比為16.7時(shí),碳煙生成量最高,壓縮比升高到17.2時(shí),各工況下碳煙的生成量都降低,壓縮比繼續(xù)升高到17.7時(shí),碳煙的生成量沒有繼續(xù)下降而是有所上升;NOX生成量隨著噴油提前角的減少有明顯的降低,但是煙度值和燃油消耗率有一定的增加;無壓力室噴油器碳煙的生成量減小,但NOX的生成量會(huì)增加,燃油消耗率變化很小;除了2850r/min轉(zhuǎn)速的中高負(fù)荷情況,柴油機(jī)的NOX生成量隨著噴孔直徑的減小而增大,碳煙的生成量和燃油消耗率則隨著孔徑的減小而減小,但是轉(zhuǎn)速為2850r/min時(shí),噴孔直徑最小噴油器的碳煙生成量最大,與其他轉(zhuǎn)速下呈現(xiàn)相反的趨勢;隨著油嘴伸出量的增加,柴油機(jī)的NOX生成量逐漸增大,碳煙的生成量逐漸減小,燃油消耗率略有減小;噴油器的開啟壓力的增加導(dǎo)致柴油機(jī)的NOX生成量變大,但是碳煙生成量有所減少,并且轉(zhuǎn)速越低,負(fù)荷越小時(shí)這種影響更明顯。試驗(yàn)最終選取了壓縮比為17.2的燃燒室,噴油器選用7×0.155mm無壓力室噴油器,開啟壓力設(shè)為25MPa,通過墊片調(diào)節(jié)油嘴伸出量為3.67mm。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 噴油器 燃燒 排放 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK427
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 柴油機(jī)主要排放物的危害12
• 1.3 柴油機(jī)主要排放物的生成機(jī)理12-15
• 1.3.1 柴油機(jī)排放物NOX的生成機(jī)理12-13
• 1.3.2 柴油機(jī)排放物PM的生成機(jī)理13-14
• 1.3.3 柴油機(jī)排放物CO的生成機(jī)理14
• 1.3.4 柴油機(jī)排放物HC的生成機(jī)理14-15
• 1.4 柴油機(jī)的排放法規(guī)15-16
• 1.5 改善柴油機(jī)排放的主要技術(shù)措施16-22
• 1.5.1 機(jī)前處理（燃料處理）16-17
• 1.5.2 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)17-20
• 1.5.3 后處理技術(shù)20-22
• 1.6 課題的提出22
• 1.7 課題主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 柴油機(jī)燃燒模擬模型的建立及驗(yàn)證24-32
• 2.1 計(jì)算對(duì)象24
• 2.2 幾何模型和網(wǎng)格模型的建立24-25
• 2.3 仿真模型的選擇25-29
• 2.3.1 湍流模型25-26
• 2.3.2 噴霧模型26-27
• 2.3.3 著火和燃燒模型27-29
• 2.3.4 排放模型29
• 2.4 邊界和初始條件的設(shè)置29-30
• 2.5 模型的驗(yàn)證30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 模擬計(jì)算結(jié)果和分析32-42
• 3.1 噴油正時(shí)對(duì)柴油機(jī)燃燒過程的影響32-36
• 3.1.1 噴油正時(shí)對(duì)滯燃期的影響32-33
• 3.1.2 噴油正時(shí)對(duì)燃燒的影響33
• 3.1.3 噴油正時(shí)對(duì)混合氣形成的影響33-36
• 3.2 噴孔直徑對(duì)油氣混合以及燃燒的影響36-38
• 3.2.1 噴孔直徑對(duì)油氣混合的影響36-38
• 3.2.2 噴孔直徑對(duì)燃燒的影響38
• 3.3 油嘴伸出量對(duì)柴油機(jī)燃燒過程的影響38-40
• 3.3.1 油嘴伸出量對(duì)油氣混合的影響38-40
• 3.3.2 油嘴伸出量對(duì)燃燒的影響40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 柴油機(jī)排放對(duì)比試驗(yàn)42-70
• 4.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)42
• 4.2 試驗(yàn)臺(tái)架布置和儀器名稱42-43
• 4.3 試驗(yàn)條件43
• 4.4 試驗(yàn)方法43-45
• 4.5 排放試驗(yàn)結(jié)果及分析45-68
• 4.5.1 壓縮比對(duì)比45-49
• 4.5.2 噴油正時(shí)對(duì)比49-55
• 4.5.3 有無壓力室噴油器比較55-58
• 4.5.4 噴油器孔徑對(duì)比58-62
• 4.5.5 開啟壓力62-65
• 4.5.6 油嘴伸出量對(duì)比65-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 全文總結(jié)與工作展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)校期間發(fā)表的論文77

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 聶崇訓(xùn);歐美柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)參考[J];工程機(jī)械;2003年03期

2 王秀葉,王旭,耿宗亮;降低190系列柴油機(jī)排放的研究[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車;2005年05期

3 華龍;歐洲對(duì)柴油機(jī)排放的控制[J];城市車輛;2005年02期

4 韓會(huì)成;郭景才;;改善柴油機(jī)排放措施[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2006年05期

5 許建耘;;滿足柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)[J];石油煉制與化工;2012年07期

6 郭昌明;柴油機(jī)排放的控制方法[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);1987年06期

7 ;從排放看未來50年柴油機(jī)的發(fā)展[J];小型內(nèi)燃機(jī);1995年05期

8 華覺源;全國柴油機(jī)排放法規(guī)討論會(huì)召開[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);1996年04期

9 林暾熹;非公路用柴油機(jī)的排放及其改善措施[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);1997年01期

10 錢裕堯;;柴油品質(zhì)與柴油機(jī)排放[J];輕型汽車技術(shù);1999年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 朱江;;柴油機(jī)可見污染物的排放特點(diǎn)及測量方法[A];2010重慶汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文專輯[C];2010年

2 卓松芳;;針對(duì)城市公交車輛開發(fā)的6112增壓中冷歐Ⅱ柴油機(jī)[A];新世紀(jì)中國城市公共交通現(xiàn)代化論壇論文集[C];2001年

3 王達(dá)文;張寶誠;李翠華;;柴油機(jī)主要排放污染物簡明預(yù)測法[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（下冊(cè)）[C];2002年

4 劉欣;劉志勤;;降低直噴型柴油機(jī)的排放[A];山東省科協(xié)重點(diǎn)學(xué)術(shù)研討活動(dòng)成果——山東生態(tài)省建設(shè)與發(fā)展論文匯編[C];2004年

5 任洪娟;馬其華;;柴油機(jī)歐Ⅳ、Ⅴ排放控制技術(shù)路線研究[A];Proceedings of Conference on Environmental Pollution and Public Health（CEPPH 2012）[C];2012年

6 嚴(yán)采娟;遠(yuǎn)瑩瑩;肖榮;范國梁;;快速萃取法分析柴油機(jī)排放顆粒物中可溶性有機(jī)化合物[A];'2006天津市第十七屆色譜學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

7 王振鋒;黎蘇;孟凡舉;周晶晶;鐘銘;;柴油添加尿素水溶液降低柴油機(jī)NO_x排放的試驗(yàn)研究[A];高等學(xué)校工程熱物理第十九屆全國學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 青澤;美大力推行清潔柴油機(jī)[N];中國環(huán)境報(bào);2005年

2 劉林森;美國打響清潔柴油機(jī)“戰(zhàn)役”[N];中國財(cái)經(jīng)報(bào);2007年

3 辛文;我國柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)總體水平有待提高[N];中國機(jī)電日?qǐng)?bào);2001年

4 記者 張銀炎;滬江公司柴油機(jī)排放檢測創(chuàng)新高[N];中國船舶報(bào);2007年

5 繆孔文;杭發(fā)率先推出國產(chǎn)歐Ⅱ柴油機(jī)[N];中國機(jī)電日?qǐng)?bào);2001年

6 華訊;柴油機(jī)總體水平有待提高[N];中國物資報(bào);2000年

7 記者 張銀炎;滬江公司去年柴油機(jī)排放檢測超百臺(tái)[N];中國船舶報(bào);2011年

8 南京汽車研究所 錢裕堯;對(duì)柴油機(jī)排放不應(yīng)苛求也不能放任[N];中國汽車報(bào);2000年

9 路明遠(yuǎn);柴油機(jī)轎車的優(yōu)劣[N];光明日?qǐng)?bào);2000年

10 本報(bào)記者 劉蔚;新技術(shù)降低柴油機(jī)顆粒排放[N];中國環(huán)境報(bào);2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 覃軍;降低柴油機(jī)NO_X排放的SCR系統(tǒng)控制策略研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

2 劉金武;HSDI柴油機(jī)霧化與排放特性瞬態(tài)多維建模和數(shù)值研究[D];湖南大學(xué);2007年

3 王峰;柴油機(jī)低溫燃燒過程中多環(huán)芳香烴生成機(jī)理的構(gòu)建及多維模擬研究[D];重慶大學(xué);2012年

4 張登攀;柴油機(jī)進(jìn)氣預(yù)混甲醇的臺(tái)架試驗(yàn)和醇?xì)饣旌线^程數(shù)值模擬[D];江蘇大學(xué);2011年

5 劉少華;柴油機(jī)燃用BED多組份燃料的燃燒過程研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

6 韓文赫;基于多譜協(xié)同分析方法的D/INTP降低柴油機(jī)有害排放機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2014年

7 杜憲峰;柴油機(jī)振聲信號(hào)特征提取與低振聲機(jī)體結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究[D];天津大學(xué);2012年

8 田碩;柴油機(jī)ISG混合動(dòng)力系統(tǒng)瞬態(tài)過程優(yōu)化控制研究[D];清華大學(xué);2008年

9 王攀;NPAC技術(shù)降低柴油機(jī)NO_x和PM排放的機(jī)理分析及試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2009年

10 鄭尊清;采用EGR結(jié)合DOC實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)低排放的研究[D];天津大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 官維;基于EGR的國Ⅳ柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)性能優(yōu)化試驗(yàn)研究[D];廣西大學(xué);2015年

2 魏國寧;柴油機(jī)DPF改造技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 曾元精;植物油燃料在柴油機(jī)中的燃燒與排放特性研究[D];廣西大學(xué);2014年

4 周春輝;基于KIVA的柴油機(jī)常規(guī)排放物變參數(shù)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

5 楊小亮;基于柴油機(jī)的VGT/EGR渦輪增壓工作特性研究及仿真[D];東北石油大學(xué);2015年

6 楊冬;柴油機(jī)顆粒氧化動(dòng)力學(xué)特性研究[D];西華大學(xué);2015年

7 王秀紅;油田柴油機(jī)混合氣燃燒過程流動(dòng)模擬及排放污染研究[D];東北石油大學(xué);2015年

8 邵福霞;燃油調(diào)制對(duì)柴油機(jī)NO_x排放影響試驗(yàn)研究[D];大連海事大學(xué);2016年

9 蘇志偉;PODE/甲醇組合燃燒在防爆柴油機(jī)中應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2016年

10 唐煒;柴油機(jī)SCR系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率及氨存儲(chǔ)特性的試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1005454