發(fā)布時間：2021-03-07 04:07

　　隨著大氣污染和能源短缺的問題日趨嚴(yán)重,世界范圍內(nèi)的排放法規(guī)越來越嚴(yán)格,這都對內(nèi)燃機行業(yè)的發(fā)展提出了新的要求和挑戰(zhàn)。廣大研究者從多個角度出發(fā)尋找適用于柴油機的新型燃燒模式,實現(xiàn)內(nèi)燃機的高效清潔燃燒。本課題依托國家自然科學(xué)基金研究項目,基于進氣組分與燃料特性系統(tǒng)控制的思想針對柴油機高效清潔燃燒的目標(biāo)探索,采用進氣補氧、廢氣再循環(huán)及可調(diào)進氣方案等方式改變進氣組分和缸內(nèi)各組分分布形式,同時采用正丁醇作為添加劑與低硫柴油按不同體積分?jǐn)?shù)配置成不同理化特性的含氧混合燃料,通過三維數(shù)值模擬計算和熱力學(xué)臺架試驗等手段,探索不同進氣組分及進氣方案對發(fā)動機燃用不同燃料時燃燒及排放特性的影響規(guī)律,揭示缸內(nèi)活化組分控制對顆粒物生成及演化歷程的影響機制和作用機理,進一步深入探索通過缸內(nèi)氧濃度分布等燃燒邊界條件與燃料特性之間協(xié)同控制改善燃燒和排放的技術(shù)措施,對比分析純柴油與正丁醇/柴油混合燃料對發(fā)動機燃燒和排放影響的差異。具體研究結(jié)果如下:1、首先進行進氣組分對發(fā)動機燃用不同燃料的燃燒及排放規(guī)律試驗研究。結(jié)果顯示進氣補氧會導(dǎo)致滯燃期與燃燒持續(xù)期縮短,有利于提高發(fā)動機熱效率。在大比例EGR的條件下采用適當(dāng)?shù)难a氧量可以... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

WLTC與NEDC測試循環(huán)對比

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2傳統(tǒng)柴油機噴霧燃燒與排放物生成過程大量研究表明降低微粒和NOx的條件存在矛盾關(guān)系，所以同時抑制兩種排放物的生成有較大難度。目前內(nèi)燃機上采用的方案多為較大例EGR配合高效的后處理裝置，但采用上述方案又會產(chǎn)生一些問題。一方面大比例EGR會導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒惡化，內(nèi)燃機熱效率降低，另一方面尾氣后處理裝置會造成發(fā)動機結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)復(fù)雜程度提升，可靠性降低，同時大幅度提高了生產(chǎn)成本，同時由于后處理裝置內(nèi)部的催化劑對環(huán)境的要求較高，很難保證在燃機全工況范圍內(nèi)實現(xiàn)較高的催化效率[18,19]。長期以來，圍繞微粒和NOx的trade-off的關(guān)系，國內(nèi)外都進行了大量的研究。KazuhiroAkihama等于2001年用正庚烷和苯均質(zhì)混合氣替代柴油，并基于SENKIN代碼計算獲得了柴油的主要污染物NOx和soot與混合氣濃度、缸內(nèi)溫度之間所存在的函數(shù)關(guān)系，并整理獲得了用以顯示NOx、soot與缸內(nèi)氧濃度、溫度之間關(guān)系的φ-T圖[20]。而Tkitamura等于2002年對多種燃料的φ-T圖進行了研究和統(tǒng)計，計算結(jié)果顯示了燃料特性對兩種污染物生成區(qū)域所對應(yīng)的溫度區(qū)間影響不明顯，而與微粒直徑且微粒直徑所對應(yīng)的峰值與燃料沒有確切的關(guān)系[21]。

第一章緒論5圖1.3Φ-T原理圖如圖1.3所示，傳統(tǒng)的柴油機的燃燒可以在圖中以一條線表示（氧濃度21%的灰色曲線），該曲線會經(jīng)過“雙島”圖中的Soot和NOx生成區(qū)，因此可以認(rèn)為在柴油機工作過程中很難同時避免碳煙與NOx的生成，即二者存在“trade-off”的關(guān)系。傳統(tǒng)的汽油機的燃燒模式多為在過量空氣系數(shù)為1附近的火焰?zhèn)鞑ト紵�，圖1.3顯示在氧濃度為21%曲線與過量空氣系數(shù)為1的直線之間的交點處于NOx生成區(qū)域，因而理論上汽油機很難避免較高的NOx排放[22]。為了降低內(nèi)燃機的排放，全球?qū)W者提出了多種解決方案�，F(xiàn)階段降低內(nèi)燃機排放的技術(shù)可分為機內(nèi)凈化和機外后處理凈化技術(shù)兩類。而柴油機的后處理技術(shù)主要是通過多種系統(tǒng)來針對不同污染物凈化，主要包括了氧化催化轉(zhuǎn)換器（DOC）、顆粒物捕集器（DPF）以及選擇性催化還原轉(zhuǎn)化器（SCR）等系統(tǒng)。雖然后處理系統(tǒng)擁有相對較高的轉(zhuǎn)化減排效率，但后處理系統(tǒng)的增加顯著提高了動力總成整體成本及排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜程度，且催化器后期養(yǎng)護和效能衰退問題無法避免，這進一步提高了使用成本[23]。機內(nèi)凈化技術(shù)是從化學(xué)反應(yīng)機理出發(fā)，針對燃料和燃燒提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，從而從根本上提高壓燃式內(nèi)燃機熱效率、降低污染物排放。從圖1.3中可以看到，若缸內(nèi)最高溫度能夠控制在1600K以下，則在不同工況下均可避免生成NOx和soot[24]。因而實現(xiàn)柴油機低溫、均質(zhì)燃燒是解決NOx和soot排放“trade-off”關(guān)系的有效手段[25,26]。而EGR是降低發(fā)動機燃燒溫度從而降低NOx排放的主要技術(shù)手段。


本文編號：3068374