【摘要】：排放法規(guī)逐漸嚴格,傳統(tǒng)內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)的大背景下,本課題組為了探索能提升內(nèi)燃機熱效率同時能夠降低有害物排放的方法,從燃燒源頭切入提出了“反應控制的均質(zhì)混合氣梯級自燃燃燒模式”的新思路。為此開發(fā)了內(nèi)部加熱式的定容燃燒彈用于新型燃燒模式的探索試驗。已開發(fā)的定容燃燒彈內(nèi)部溫度梯度過大,通過計算燃燒彈表面的散熱量,加工了保溫裝置對其進行了改進,減少了彈體表面的散熱損失,用乙醇、汽油、柴油、十二烷等燃料在改進后的定容燃燒彈試驗臺架上進行燃燒和改進后的驗證試驗,對比改進前后混合氣燃燒的改善程度,從而驗證溫度場的改進對混合氣燃燒的改善。首先對現(xiàn)有燃燒彈的特點進行了分析,針對燃燒彈的散熱問題利用經(jīng)驗公式計算出其表面的散熱量,由散熱量大小設計了保溫件的加熱功率,根據(jù)燃燒彈的形狀尺寸和燃燒彈彈體上的部件位置設計并加工了燃燒彈的上下蓋保溫件和彈體四周的保溫件,完成了對保溫件的安裝和調(diào)試工作。根據(jù)試驗需要對保溫件的加熱功率進行調(diào)節(jié),在保溫件和220V電源之間安裝了電壓調(diào)節(jié)器,可以實現(xiàn)對保溫件的輸入電壓在0-220V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。其次通過調(diào)節(jié)內(nèi)部加熱絲的供電電壓,分別在輸入電壓為30V、40V、50V、60V四種加熱功率下對保溫后的燃燒彈溫度場進行了測量,得出在燃燒彈內(nèi)部軸向高度為30-50mm、徑向上在半徑為30-45mm的區(qū)域內(nèi)是彈體內(nèi)的溫度場的溫度最高區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)溫度差不超過40K。并將保溫后測量的溫度場和保溫之前的溫度場做了對比分析,得出對燃燒彈保溫后溫度場的均勻性得到很大的改善,在30V加熱電壓時彈體內(nèi)部的溫度梯度減30K,保溫后彈內(nèi)的平均溫度提高20K以上,溫度氛圍得到改善。然后用幾種不同燃料通過調(diào)節(jié)燃料供給時刻在保溫后的定容燃燒彈上研究了不同燃燒模式下混合氣燃燒的瞬時放熱率,缸內(nèi)壓力的壓力升高率等,通過缸內(nèi)的壓力變化計算保溫前后混合氣燃燒效率,通過試驗數(shù)據(jù)對比分析得出混合氣在保溫后的定容燃燒彈內(nèi)試驗的燃燒熱效率和保溫之前的燃燒熱效率相比最大提高了30%。用AVL的DICOM 400型五氣分析儀對燃燒彈內(nèi)混合氣的燃燒廢氣進行采樣檢測,在增加保溫裝置后減小了定容燃燒彈的散熱損失,燃燒彈內(nèi)的溫度場更加均勻,有利于燃料的完全燃燒。增加保溫后可以在一定程度上減少淬熄層厚度,減少HC排放量,通過以上試驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),保溫后對于當量比為0.6的汽油混合氣碳氫排放量的減小幅度最大,對癸烷和乙醇混合燃料保溫前后的有害物排放量有一定改善。保溫后燃燒彈內(nèi)混合氣燃燒產(chǎn)生的有害物排放量有很大改善。試驗過程中利用DMS 500對燃燒后的廢氣進行采樣,檢測燃燒后排放的廢氣中微粒的排放量和粒徑分布狀況。對試驗用的幾種燃料在燃燒彈內(nèi)燃燒的廢氣分析可知,對于純質(zhì)燃料癸烷和十二烷兩種燃料燃燒廢氣中微粒以核模態(tài)微粒為主,占比達95%以上,而柴油和正庚烷乙醇混合燃料的燃燒廢氣中微粒主要以積聚態(tài)微粒為主,核模態(tài)微粒的占比小于10%。從微粒的排放數(shù)量來看,柴油微粒排放比其他幾種純質(zhì)燃料高。總體來看改進之后的定容燃燒彈由于溫度場更加均勻?qū)τ诟纳苹旌蠚獾娜紵?減少微粒生成及排放方面效果明顯。
【圖文】：

景及意義究背景內(nèi)燃機問世以來，內(nèi)燃機和其他動力機械相比較由于其工作可靠、用于各行各業(yè)[1]。也正是由于內(nèi)燃機的大規(guī)模使用，才有了工業(yè)的快速增長和人民生活水平的大幅度改善內(nèi)燃機的貢獻也是巨大的。近增加較快，汽車給人民帶來便利的同時，汽車發(fā)動機燃燒傳統(tǒng)汽柴體。內(nèi)燃機工作過程中使用的石油資源也是不可再生的能源與環(huán)境。近幾年來國家對于可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境污染問題的方針政策不斷深入思考，，走可持續(xù)發(fā)展之路我們必須改變這種以能源消耗和環(huán)境經(jīng)濟增長模式。

吉林大學碩士學位論文濟增長動力的主導能源，預計能占 2035 年能源總供給的 75%以上[3]。時間截年底世界已探明的總的石油儲量為 1.7067 萬億桶，按照目前的石油消費速明石油儲量只夠使用 46.67 年。但根據(jù)已探明的石油儲存分布區(qū)域來看亞太.8%，而中國和印度又是世界石油消費增長最快的國家，我國龐大的經(jīng)濟體的汽車生產(chǎn)和消費市場，據(jù)統(tǒng)計去年中國汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)突破 2900 萬輛，保有量的逐年增加，內(nèi)燃機燃油經(jīng)濟性成為研究者不斷努力的方向。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK401

【參考文獻】

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本文編號：2603688