本文關(guān)鍵詞：氫氣對稀燃汽油機燃燒循環(huán)變動影響的研究

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【摘要】：近年來,隨著能源危機和環(huán)境問題的日益突出,節(jié)能減排是目前全球汽車行業(yè)共同努力的目標,而發(fā)動機稀薄燃燒技術(shù)正是實現(xiàn)這一目標的有效手段。尤其是對于保有量最大的汽油發(fā)動機而言,稀燃汽油機相比于均質(zhì)汽油機熱效率更高,燃油經(jīng)濟性更好,排放水平更低。但是點燃式發(fā)動機循環(huán)變動的存在卻在很大程度上制約了稀燃的程度,嚴重影響了發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性,與節(jié)能減排的目標相違背。因此如何降低稀燃時汽油機循環(huán)變動的程度成為了利用稀薄燃燒技術(shù)的關(guān)鍵。本文結(jié)合國家自然基金項目 氫氣缸內(nèi)直噴局部富氫稀燃汽油機及其混合動力汽車節(jié)能機理研究‖,開展了氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)變化規(guī)律影響的研究。研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:(1)針對在研究點燃式發(fā)動機循環(huán)變動過程中常采用的三種點火提前角取法,即固定點火提前角取法、循環(huán)變動最小值點火提前角取法和最佳點火提前角取法,分別在純汽油模式和混氫模式下進行了討論分析,最終從結(jié)論唯一性、試驗可操作性、發(fā)動機動力性和排放特性等方面綜合考慮,最佳點火提前角取法在兩種燃燒模式下均是最合理的方案。(2)研究發(fā)現(xiàn),采用混氫的方式可以明顯降低稀燃汽油機循環(huán)變動程度,同時氫氣的加入對稀燃汽油機的動力水平和綜合排放水平?jīng)]有產(chǎn)生不利的影響,驗證了通過混氫來降低稀燃汽油機循環(huán)變動這一方法的可行性。(3)本文以已燃燒燃料的質(zhì)量分數(shù)(Mass of Fuel Burned)來定義燃燒持續(xù)期。通過相同工況下發(fā)動機循環(huán)變動和燃燒持續(xù)期參數(shù)的對比,建立了兩者間的對應關(guān)系,即燃燒持續(xù)期越長,相應的燃燒循環(huán)變動程度越大,反之亦然。研究發(fā)現(xiàn),針對本試驗摻氫比例較小且稀燃的工況,0-10%MFB燃燒持續(xù)期與發(fā)動機循環(huán)變動的關(guān)聯(lián)更加緊密,只要某工況點對應的0-10%MFB燃燒持續(xù)期小于33°CA,則發(fā)動機便可以實現(xiàn)較穩(wěn)定燃燒。(4)針對氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨點火提前角變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期隨點火提前角的變化規(guī)律未發(fā)生改變,但對應燃燒持續(xù)期縮短;發(fā)動機循環(huán)變動隨點火提前角先降后升的總體趨勢也未發(fā)生變化,但相同工況下混氫后平均指示壓力變動系數(shù)(Co VIMEP)最小值對應點火提前角變小。(5)針對氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨過量空氣系數(shù)變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫前后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期均隨過量空氣系數(shù)增大而延長;混氫前后發(fā)動機循環(huán)變動均隨過量空氣系數(shù)的增大而升高,但隨著過量空氣系數(shù)的增大,混氫后Co VIMEP下降的幅度增大,說明氫氣的加入可以明顯拓寬汽油機的稀燃極限。(6)針對氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫前后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期均隨節(jié)氣門開度增大而縮短,且在試驗工況下,混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期縮短至33°CA以內(nèi),因此氫氣的加入改變了相同條件下發(fā)動機循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度的變化規(guī)律,混氫前Co VIMEP會隨節(jié)氣門開度的增大出現(xiàn)一個較大幅度的下降,而混氫后Co VIMEP則是在更低水平的小區(qū)間內(nèi)變動。但是當過量空氣系數(shù)更大時,混氫后Co VIMEP也會隨著節(jié)氣門開度的增大出現(xiàn)較大幅度的下降,與較小過量空氣系數(shù)時的純汽油模式相似。(7)針對氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律未發(fā)生改變;當節(jié)氣門開度較大且過量空氣系數(shù)較小時,混氫前后Co VIMEP基本一致且不隨轉(zhuǎn)速變化而變化;當節(jié)氣門開度較小或過量空氣系數(shù)較大時,氫氣的加入改變了循環(huán)變動隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,使得Co VIMEP仍可不隨轉(zhuǎn)速變化而變化,增強了發(fā)動機循環(huán)變動對轉(zhuǎn)速的適應性。綜上所述,摻混氫氣在一定程度上改變了循環(huán)變動隨發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)的變化規(guī)律,通過摻混氫氣可以在保證稀燃汽油機動力性和排放性的同時改善其循環(huán)變動水平,使汽油機可以更充分地利用稀薄燃燒技術(shù)提高其經(jīng)濟性和排放性,實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
【關(guān)鍵詞】：汽油機 摻混氫氣 稀薄燃燒 循環(huán)變動 燃燒持續(xù)期
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK411
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 能源危機12-13
• 1.1.2 環(huán)境污染13-14
• 1.2 氫氣在汽車領(lǐng)域的應用14-21
• 1.2.1 氫燃料的特性14-16
• 1.2.2 氫氣在汽車領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.2.1 氫燃料電池汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2.2 純氫發(fā)動機汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2.3 天然氣摻氫發(fā)動機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2.4 柴油摻氫發(fā)動機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2.5 汽油摻氫發(fā)動機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 關(guān)于發(fā)動機循環(huán)變動的研究21-25
• 1.3.1 發(fā)動機循環(huán)變動對其性能的影響21-22
• 1.3.2 國內(nèi)外針對發(fā)動機循環(huán)變動的研究現(xiàn)狀22-25
• 1.3.2.1 純氫發(fā)動機循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3.2.2 天然氣發(fā)動機循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.2.3 汽油發(fā)動機循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本文研究內(nèi)容及課題意義25-28
• 第2章 發(fā)動機試驗平臺介紹28-36
• 2.1 試驗臺架及設備介紹28-33
• 2.1.1 試驗臺架介紹28-29
• 2.1.2 測功機和測功機控制系統(tǒng)29-30
• 2.1.3 燃燒分析儀30-31
• 2.1.4 排放分析儀31
• 2.1.5 油耗儀31
• 2.1.6 lambda測量儀31-32
• 2.1.7 氫氣流量計32
• 2.1.8 氣體檢測報警儀32-33
• 2.2 試驗方案及表征參數(shù)選擇33-34
• 2.2.1 試驗方案33
• 2.2.2 循環(huán)變動表征參數(shù)的選擇33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨點火提前角變化規(guī)律的影響及點火提前角的取法36-58
• 3.1 稀燃純汽油模式發(fā)動機循環(huán)變動隨點火提前角的變化規(guī)律36-40
• 3.1.1 稀燃純汽油模式下點火提前角對發(fā)動機循環(huán)變動的影響36-37
• 3.1.2 稀燃純汽油模式下點火提前角對燃燒持續(xù)期的影響37-39
• 3.1.3 MCV點火提前角存在的原因分析39-40
• 3.2 純汽油模式下循環(huán)變動研究點火提前角的取法40-48
• 3.2.1 固定點火提前角取法41-42
• 3.2.2 MCV點火提前角取法與MBT點火提前角取法對比42-48
• 3.3 混氫后氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨點火提前角變化規(guī)律的影響48-51
• 3.4 混氫模式下循環(huán)變動研究點火提前角的取法51-52
• 3.5 混氫后氫氣對稀燃汽油機動力性和排放特性的影響52-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 第4章 氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)變化規(guī)律的影響58-86
• 4.1 氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨過量空氣系數(shù)變化規(guī)律的影響58-68
• 4.2 氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度變化規(guī)律的影響68-77
• 4.3 氫氣對稀燃汽油機循環(huán)變動隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的影響77-84
• 4.4 本章小結(jié)84-86
• 第5章 全文總結(jié)及工作展望86-90
• 5.1 全文總結(jié)86-87
• 5.2 工作展望87-90
• 參考文獻90-96
• 作者簡介96-98
• 致謝98-99

【參考文獻】

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本文編號：568461