在解決未來能源和環(huán)境問題方面,乙醇被認為是一種具有較大潛力的替代燃料。但現(xiàn)有的汽油和乙醇混合燃料在使用方法上沒有充分利用乙醇的優(yōu)勢。由此產生了一種新型的內燃機技術-雙燃料復合噴射技術,即乙醇直接噴射加上汽油進氣道噴射（EDI+GPI:ethanol direct injection and gasoline Port injection）,提供了一種更高效利用乙醇燃料性質的新方法。本課題在一臺氣道噴射的單缸四沖程汽油機上加裝了一套乙醇缸內直噴系統(tǒng),使之成為雙噴射發(fā)動機。研究了汽油/乙醇復合噴射策略對發(fā)動機燃燒和排放性能的影響,并建立了相應的三維流體動力學模型,詳細分析缸內各區(qū)域的溫度和組分分布特點,探明了缸內污染物生成機理。由試驗數(shù)據與模擬結果可知:（1）依據試驗數(shù)據,汽油機加噴乙醇后,隨乙醇能量占比的增加,乙醇較快的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁谷紵艧峒涌?缸內整體燃燒相位提前,最大爆發(fā)壓力Pmax增高;燃燒持續(xù)期CA50（燃料燃燒50%時曲軸轉過的角度）和CA90（燃料燃燒90%時曲軸轉過的角度）都逐漸縮短;指示熱效率增加;發(fā)動機容積效率提高,指示平均有效壓力（IMEP:indicated me... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國民用汽車保有量Fig1.1CiviliancarownershipofChina

合肥工業(yè)大學學術碩士研究生學位論文2圖1.2中國石油消費總量Fig1.2TotaloilconsumptionofChina隨著機動車保有量的持續(xù)增長，勢必造成環(huán)境污染的加劇，機動車排放的污染物以及與交通源相關的主要污染有一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）、碳氫化合物（HC，包括苯、苯并芘）和微粒（PM）等。根據生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的2018年中國機動車環(huán)境管理年報可知，2017年，全國機動車四項污染物排放總量初步可算為4359.3萬噸[4]。其中，CO排放量為3327.3萬噸，HC排放量為407.1萬噸，NOx排放量為574.3萬噸，PM排放量為50.9萬噸。汽車是機動車大氣污染排放的罪魁禍首，它排放的CO和HC超過總排放量的80%，NOx和PM超過總排放量的90%。空氣中污染物濃度過大會影響人體健康，給人類生存環(huán)境帶來了嚴重威脅。為減少內燃機排放物，推動內燃機技術的發(fā)展，世界主要國家和地區(qū)都先后制定了相應的排放法規(guī)，分階段逐步控制內燃機污染物排放量。我國自2000年起也施行了國Ⅰ排放法規(guī)；2020年開始施行國Ⅵa排放法規(guī)，經過三年的過渡時期，到2023年施行國Ⅵb排放法規(guī)，如圖1.3所示。相較于國Ⅵa排放限值，國Ⅵb階段的CO、NOx、THC、非甲烷碳氫（NMHC）和PM排放量要相應減少28.5%、41.7%、50%、48.5%和33.3%，這是相當嚴格的標準[5]。此外，國Ⅵ標準比國Ⅴ標準新增了N2O和汽油PN的排放限值。

第一章緒論3圖1.3中國輕型汽車排放限值Fig1.3EmissionlimitsforlightvehiclesinChina隨著全球范圍內化石燃料的枯竭以及溫室效應的增強促使當今社會急需尋求化石燃料的替代品。代用燃料在發(fā)動機上的應用研究一直在進行，這不僅是出于對能源安全的考慮，也是緩解汽油、柴油對大氣污染的現(xiàn)實需求。目前，液化石油氣（LPG）、壓縮天然氣（CNG）等烴類燃料，醇類燃料中乙醇汽油，脂類燃料中生物柴油（甲酯）等代用燃料早已在某些地區(qū)和城市推廣使用，此外還有各種醚類燃料，如二甲醚（DME），氫氣等代用燃料也在研究開發(fā)中。研發(fā)高效燃燒的內燃機技術，也是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。高增壓小型化發(fā)動機、缸內直噴（GDI：gasolinedirectinjection）、均質壓燃（HCCI：homogeneouschargecompressionignition）以及雙燃料復合噴射技術（DF：duelfuel）等都是實現(xiàn)高效燃燒的主要技術途徑和研究方向。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1乙醇替代燃料在內燃機上的應用目前醇類替代燃料中甲醇和乙醇已經被實際應用。乙醇主要來源于含糖類及淀粉類植物的果實和秸稈，是應用最廣泛的生物燃料。跟甲醇一樣，乙醇也具有辛烷值高、含氧量高的特點，并且與汽油的互溶性較強，但腐蝕性和對人體的毒性比甲醇要輕得多，更適宜做為替代燃料。低比例的乙醇汽油混合燃料可以允許發(fā)動機不作任何改動，因此E10（乙醇體積占比為10%）混合燃料目前在全世界應用最為廣泛，也有少量E15乙醇汽油。2017年由國家15部委聯(lián)合下發(fā)的《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》明確提出至2020年全國范圍內基本實現(xiàn)車用E10燃料全覆蓋，以及至2025年前，實現(xiàn)纖維素乙醇（Ligno-cellulosicBio-Ethanol）的規(guī)模化生產的目標[6]。預計2020年，中國車用乙醇燃料產量將超過800萬噸，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]乙醇DI/汽油PFI發(fā)動機性能與排放特性[J]. 康瑞,馮登全,衛(wèi)海橋,華劍雄,周磊.  內燃機學報. 2019(01)
[2]乙醇汽油對發(fā)動機性能和排氣噪聲影響的試驗研究[J]. 邱森,黃華,袁兆成,陳振斌,施兵峰.  汽車工程. 2016(05)
[3]乙醇汽油混合燃料顆粒物排放的特性[J]. 白代彤,王錫斌,蔡建,張紅陽.  內燃機學報. 2012(06)
[4]乙醇汽油發(fā)動機非常規(guī)排放及其催化轉化的研究[J]. 劉方杰,魏衍舉,劉圣華,朱贊,李廣樂.  西安交通大學學報. 2010(01)
[5]內燃機燃燒研究及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 黃佐華,蔣德明,王錫斌.  內燃機學報. 2008(S1)
[6]乙醇柴油汽油混合燃料的燃燒與排放特性[J]. 杜寶國,隆武強,魏勝利,董全,許鋒.  汽車工程. 2008(03)
[7]汽油機燃用E10含水乙醇/汽油的試驗研究[J]. 胡江,顏文勝,劉立東,徐亞飛,王啟峰,劉學淵,張維,梁曉瑜.  內燃機與動力裝置. 2007(01)

博士論文
[1]乙醇直接噴射加汽油進氣道噴射點燃式發(fā)動機燃燒過程研究[D]. 黃御寒.華中科技大學 2016

碩士論文
[1]乙醇—汽油混合燃料增壓直噴發(fā)動機早燃現(xiàn)象及爆震過程機理的研究[D]. 李瑞晨.山東建筑大學 2019



本文編號：3568767