發(fā)布時間：2017-11-09 08:14

  本文關(guān)鍵詞：摻氫汽油轉(zhuǎn)子機試驗研究

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【摘要】：轉(zhuǎn)子機是一種特殊形式的內(nèi)燃機,具有體積小、質(zhì)量輕、功重比高、運行平穩(wěn)等許多往復(fù)機難以比擬的優(yōu)點。然而轉(zhuǎn)子機的燃燒室狹長扁平且在高轉(zhuǎn)速下運行,這使得轉(zhuǎn)子機在燃燒汽油等液體燃料時容易出現(xiàn)火焰難以快速傳播,進而導(dǎo)致高油耗和高排放。提高轉(zhuǎn)子機混合氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣?并降低燃油消耗及有害排放是轉(zhuǎn)子機能夠得以應(yīng)用的關(guān)鍵。與汽油相比,氫氣具有點火能量低、擴散速度快、火焰溫度高、燃燒速度快和淬熄距離短等特點,這使得純氫及摻氫均能夠有效保證轉(zhuǎn)子機內(nèi)混合氣的穩(wěn)定點燃及火焰的快速傳播,從而提高轉(zhuǎn)子機的熱效率并減少有害排放。但純氫轉(zhuǎn)子機耗氫量大且對密封及潤滑系統(tǒng)要求更為苛刻。相比之下,向進氣道內(nèi)噴入少量氫氣即可實現(xiàn)摻氫燃燒,從而使摻氫轉(zhuǎn)子機的成本與耗氫量均能夠有效降低,進而使得通過進氣摻氫改善汽油轉(zhuǎn)子機的燃燒與排放特性更具有實際應(yīng)用意義。因此,本文通過試驗對摻氫汽油轉(zhuǎn)子機的燃燒與排放特性進行了研究。為滿足摻氫汽油轉(zhuǎn)子機研究要求,自行設(shè)計并搭建了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機試驗臺架。開發(fā)了轉(zhuǎn)子機的電子點火模塊和氫氣、汽油噴射系統(tǒng)。采用一套自主開發(fā)的電子控制單元控制轉(zhuǎn)子機的點火和氫氣、汽油的噴射脈寬。通過調(diào)整氫氣和汽油噴射脈寬,可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子機混合氣的空燃比、進氣摻氫體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)的調(diào)整,自主編寫了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機燃燒和放熱計算程序。由于缸內(nèi)殘余廢氣較多且燃燒溫度較低,因而汽油轉(zhuǎn)子機在怠速和低速、低負(fù)荷時更容易出現(xiàn)燃燒不完全,排放較高等問題。因此,本文通過試驗的方法,重點研究了摻氫對汽油轉(zhuǎn)子機在怠速和低速、低負(fù)荷條件下燃燒與排放特性的影響規(guī)律。首先進行了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機怠速燃燒與排放特性的試驗研究。怠速條件下,轉(zhuǎn)子機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在2400r/min附近。通過自主開發(fā)的電控單元調(diào)整氫氣噴嘴的噴射脈寬,使氫氣占總進氣的體積分?jǐn)?shù)由0逐漸增加至6.8%,在任一進氣摻氫體積分?jǐn)?shù)條件下,通過調(diào)整汽油噴射脈寬使混合氣總體過量空氣系數(shù)始終保持在1.00附近。試驗結(jié)果表明,在怠速條件下,摻氫可以降低汽油轉(zhuǎn)子機轉(zhuǎn)速的循環(huán)變動系數(shù),減少燃料的能量流量。此外,摻氫有利于縮短火焰發(fā)展期及快速燃燒持續(xù)期。汽油轉(zhuǎn)子機怠速時缸內(nèi)最高溫度隨摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加而升高,而排氣溫度和傳熱損失均隨摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。另外,進氣摻氫可以減少汽油轉(zhuǎn)子機怠速時的HC、CO和CO_2排放。由于轉(zhuǎn)子機怠速時燃燒室內(nèi)溫度較低,因而NOx排放很小且隨進氣摻氫體積分?jǐn)?shù)變化不明顯。之后進行了摻氫對汽油轉(zhuǎn)子機部分負(fù)荷燃燒與排放特性影響的試驗研究。在轉(zhuǎn)速為3000r/min、進氣道絕對壓力為37.5kPa、點火角為上止點前25°曲軸轉(zhuǎn)角和理論過量空氣系數(shù)條件下,研究了摻氫對汽油轉(zhuǎn)子機部分負(fù)荷燃燒與排放特性的影響規(guī)律。試驗中氫氣占進氣的體積分?jǐn)?shù)由0增加至5.2%。試驗結(jié)果表明,摻氫后汽油轉(zhuǎn)子機缸內(nèi)壓力升高,且峰值缸壓對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角有所提前。同時,隨著摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加,摻氫汽油轉(zhuǎn)子機平均有效壓力增大,有效熱效率提高,火焰發(fā)展期和燃燒持續(xù)期縮短,缸內(nèi)最高溫度升高,而排氣溫度和傳熱損失降低�？焖偃紵掷m(xù)期的循環(huán)變動系數(shù)在摻氫之后不斷減小。此外,當(dāng)摻氫體積分?jǐn)?shù)從0增加到5.2%時,HC排放相對降低44.8%,CO和CO_2排放亦均有所減少。NOx排放在摻氫之后略有升高。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK417

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 魏馳;;磨膩子機[J];機械工人.冷加工;1981年05期

3 郭兆熊;;無冷卻轉(zhuǎn)子機是21世紀(jì)的軍用動力[J];現(xiàn)代兵器;1989年07期

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本文編號：1161037