本文關鍵詞：GDI汽油機燃用含水乙醇汽油的燃燒與排放特性研究

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【摘要】：化石能源日益緊缺,排放法規(guī)日益嚴格,人類不得不尋找可再生能源替代化石能源。乙醇作為一種常見的代用燃料,來源廣泛,辛烷值較高,具有很好的抗爆性,適合在汽油機上使用。用無水乙醇替代化石能源,能夠提高汽油機壓縮比,增加其熱效率,本文采用含水乙醇部分替代汽油,其生產(chǎn)過程比無水乙醇生產(chǎn)過程縮減了脫水環(huán)節(jié),減少了能耗,極大地降低了生產(chǎn)成本。缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機具有冷起動性能良好、油耗低、響應速度快等特點,能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒、分層燃燒等燃燒模式。論文針對GDI汽油機燃用含水乙醇汽油排放特性相關基礎問題,開展了汽油、E10W和E20W燃料的燃燒及排放特性研究,通過調(diào)節(jié)過量空氣系數(shù)、點火定時、噴油時刻等來考察發(fā)動機控制參數(shù)對GDI汽油機燃用含水乙醇汽油的影響規(guī)律；同時,構(gòu)建了乙醇汽油化學模型,探討了含水乙醇汽油燃料排放特性,為降低其排放提供理論依據(jù)。 研究了GDI汽油機在中小轉(zhuǎn)速各負荷工況下的燃燒與排放情況,討論了不同控制參數(shù)下GDI汽油機燃用含水乙醇汽油的排放特性。研究結(jié)果表明,過量空氣系數(shù)減小,缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力、燃燒放熱率峰值以及缸內(nèi)最高燃燒溫度升高,燃燒速率變快,CO、THC和排氣中聚集態(tài)顆粒物和顆粒物排放總量逐漸增大。點火提前角增大,缸內(nèi)壓力峰值和壓力升高率逐漸降低。隨著發(fā)動機噴油時刻提前,瞬時放熱率、缸內(nèi)壓力和壓力升高率峰值增大；每種燃料都存在最佳噴油時刻來降低的CO、THC、NOX和顆粒物的排放量,排放量最低點受平均有效壓力影響較大。 為節(jié)省乙醇汽油機理與CFD軟件耦合工作時間,本文基于敏感性分析方法,對正庚烷、異辛烷和乙醇做了高溫和低溫敏感性分析,對甲苯以及甲苯前驅(qū)物做了物質(zhì)敏感性分析,并通過反應路徑分析,將敏感性系數(shù)較高以及對主要物質(zhì)產(chǎn)生和消耗起重要作用的物質(zhì)和化學反應方程保留,構(gòu)造了具有134種物質(zhì)和315種反應的簡化化學動力學模型。修正相應的指前因子,并驗證正庚烷、異辛烷、乙醇、甲苯和4組分燃料的著火延遲期,由結(jié)果得出,簡化機理對著火延遲期具有較好的預測能力。
【關鍵詞】：GDI汽油機 含水乙醇 排放特性 化學反應動力學
【學位授予單位】：海南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK411.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 本課題研究背景9-11
• 1.1.1 汽車尾氣排放造成的環(huán)境污染9-10
• 1.1.2 全球化石能源緊缺10-11
• 1.2 缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機的發(fā)展現(xiàn)狀及顆粒物排放特點11-15
• 1.2.1 缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機的發(fā)展及現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 顆粒物排放特點14-15
• 1.3 含水乙醇汽油燃料15-16
• 1.3.1 乙醇的理化特性15
• 1.3.2 含水乙醇汽油國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本課題研究內(nèi)容、目的及意義16-18
• 2 試驗設備及試驗燃料18-26
• 2.1 試驗臺架18-19
• 2.2 臺架測試系統(tǒng)19-23
• 2.2.1 硬件部分19-20
• 2.2.2 軟件部分20-23
• 2.3 DMS500顆粒物測試儀23-25
• 2.4 試驗燃料25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 GDI汽油機燃用含水乙醇汽油燃燒特性和排放特性研究26-35
• 3.1 燃燒特性26-30
• 3.2 燃油經(jīng)濟性30-31
• 3.3 排放特性31-34
• 3.3.1 CO 排放31-32
• 3.3.2 THC 排放32
• 3.3.3 NO_X排放32-33
• 3.3.4 顆粒物排放33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 不同燃燒控制參數(shù)對含水乙醇汽油燃燒及排放特性的影響35-51
• 4.1 研究概述35
• 4.2 過量空氣系數(shù)對燃燒及排放特性的影響35-40
• 4.3 點火定時對燃燒及排放特性的影響40-45
• 4.4 噴油時刻對燃燒及排放特性的影響45-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 乙醇汽油機理的研究51-68
• 5.1 CHEMKIN軟件概述51-52
• 5.2 乙醇汽油機理的構(gòu)建52-63
• 5.2.1 汽油機理的選擇52-55
• 5.2.2 乙醇機理的選擇55
• 5.2.3 排放物生成機理分析55-56
• 5.2.4 乙醇汽油簡化機理的構(gòu)建56-63
• 5.3 機理的驗證63-67
• 5.3.1 正庚烷和異辛烷機理的驗證63-64
• 5.3.2 乙醇機理的驗證64-66
• 5.3.3 甲苯機理的驗證66
• 5.3.4 4組分機理的驗證66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 6 全文總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-75
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-76
• 致謝76

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本文編號：1090616