本文關(guān)鍵詞：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)微粒生成過(guò)程的可視化研究

  更多相關(guān)文章： 缸內(nèi)直噴汽油機(jī) 尾氣排放 微粒生成過(guò)程 光源前置消光法

【摘要】：缸內(nèi)直噴技術(shù)可以提高汽油機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)性并改善燃油經(jīng)濟(jì)性。但相比于傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射汽油機(jī),缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的微粒排放有所增加。隨著排放法規(guī)的日益苛刻,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放法規(guī)也數(shù)次更迭,并逐漸加入對(duì)微粒排放質(zhì)量和數(shù)量的限制。因此,現(xiàn)階段缸內(nèi)直噴汽油機(jī)微�？刂萍夹g(shù)已成為業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。研究缸內(nèi)直噴汽油機(jī)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程,明確微粒生成影響因素及影響規(guī)律對(duì)減少GDI發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放至關(guān)重要。本文在青年科學(xué)基金項(xiàng)目“缸內(nèi)直噴汽油機(jī)瞬態(tài)工況微粒生成過(guò)程的可視化研究”的支持下,搭建可視化光學(xué)測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái),模擬缸內(nèi)直噴汽油機(jī)缸內(nèi)高溫、高壓環(huán)境,研究GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程。本文主要研究工作包括以下四個(gè)方面:1.可視化試驗(yàn)平臺(tái)搭建與測(cè)量方法設(shè)計(jì):本文完成了可視化定容燃燒平臺(tái)的整體設(shè)計(jì),利用乙炔預(yù)燃燒模擬GDI汽油機(jī)缸內(nèi)高溫高壓熱力學(xué)環(huán)境。該平臺(tái)主要包括定容燃燒器、燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)等。為實(shí)現(xiàn)微粒生成過(guò)程精確測(cè)量,本文以傳統(tǒng)消光法為基礎(chǔ)建立光源前置消光法光學(xué)測(cè)量系統(tǒng);并采用自然火焰發(fā)光度法監(jiān)測(cè)缸內(nèi)瞬態(tài)燃燒過(guò)程。2.進(jìn)行典型工況微粒瞬態(tài)測(cè)量試驗(yàn),研究缸內(nèi)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程,明確微粒生成過(guò)程的主要影響因素。試驗(yàn)表明,燃燒過(guò)程中自然火焰發(fā)光度和瞬時(shí)微粒生成質(zhì)量無(wú)論在空間還是時(shí)間上均存在較高的一致性。缸內(nèi)燃料燃燒過(guò)程中,微粒生成主要集中于兩個(gè)區(qū)域:第一個(gè)區(qū)域是火焰前鋒面,此區(qū)域伴隨著劇烈的燃料裂解放熱反應(yīng);第二個(gè)區(qū)域是火焰前鋒面過(guò)后的缸內(nèi)中心區(qū)域,微粒經(jīng)歷相對(duì)較長(zhǎng)的氧化過(guò)程。過(guò)量空氣系數(shù)和初始環(huán)境溫度都會(huì)影響燃料高溫裂解和微粒氧化過(guò)程,因此二者是影響微粒生成的主要因素。3.進(jìn)行了不同過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)微粒生成過(guò)程的影響研究,明確了不同過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)微粒隨時(shí)間和空間分布的影響規(guī)律。過(guò)量空氣系數(shù)降低,微粒瞬時(shí)生成質(zhì)量增加,主要體現(xiàn)在火焰前鋒面和氣缸中心微粒濃度升高,同時(shí)微粒瞬時(shí)質(zhì)量峰值發(fā)生時(shí)刻也提前。主要由于過(guò)量空氣系數(shù)改變高溫裂解反應(yīng)和微粒氧化反應(yīng)速率,影響微粒瞬時(shí)生成質(zhì)量。此外研究表明,油膜濕壁現(xiàn)象使缸壁附近微粒瞬時(shí)生成濃度高于氣缸中心微粒瞬時(shí)生成濃度,因此合理有效組織缸壁附近氣流運(yùn)動(dòng)、盡量避免燃油濕壁是降低缸內(nèi)微粒瞬時(shí)生成質(zhì)量的手段。4.進(jìn)行了不同初始缸內(nèi)環(huán)境溫度對(duì)燃燒和微粒生成過(guò)程的影響研究:本文采用兩種過(guò)量空氣系數(shù)0.8和1.0作為基本實(shí)驗(yàn)條件,初始缸內(nèi)環(huán)境溫度分別設(shè)定為458K、493K、528K。標(biāo)準(zhǔn)混合氣(λ=1.0)時(shí),隨環(huán)境溫度升高,缸內(nèi)微粒瞬時(shí)生成質(zhì)量減少,尤其是火焰前鋒面和缸體中心微粒濃度,且微粒生成持續(xù)期縮短。濃混合氣(λ=0.8)時(shí),環(huán)境溫度對(duì)微粒生成過(guò)程影響較小,不同初始環(huán)境溫度下微粒濃度及空間分布基本一致,但隨環(huán)境溫度升高,微粒生成持續(xù)期縮短。
【關(guān)鍵詞】：缸內(nèi)直噴汽油機(jī) 尾氣排放 微粒生成過(guò)程 光源前置消光法
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK411
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 前言10-11
• 1.2 排放法規(guī)的發(fā)展及微粒的危害11-15
• 1.2.1 排放法規(guī)的發(fā)展11-13
• 1.2.2 微粒的危害13-15
• 1.3 GDI微粒排放研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 可視化測(cè)量技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 試驗(yàn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)20-36
• 2.1 可視化平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-23
• 2.1.1 定容燃燒器20-21
• 2.1.2 燃油供給系統(tǒng)21-23
• 2.2 可視化平臺(tái)工作原理23-27
• 2.3 測(cè)量方法及圖像處理27-34
• 2.3.1 微粒測(cè)量方法27-31
• 2.3.2 發(fā)光度測(cè)量方法31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 典型工況缸內(nèi)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程研究36-46
• 3.1 缸內(nèi)環(huán)境邊界條件設(shè)置36
• 3.2 典型工況缸內(nèi)燃燒過(guò)程可視化研究36-40
• 3.3 典型工況缸內(nèi)微粒生成過(guò)程可視化研究40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-46
• 第4章 微粒瞬態(tài)生成過(guò)程影響因素研究46-66
• 4.1 試驗(yàn)方案46
• 4.2 過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)缸內(nèi)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程影響研究46-54
• 4.2.1 缸內(nèi)燃燒過(guò)程可視化研究47-51
• 4.2.2 缸內(nèi)微粒生成過(guò)程可視化研究51-54
• 4.3 環(huán)境溫度對(duì)缸內(nèi)微粒瞬態(tài)生成過(guò)程影響研究54-64
• 4.3.1 缸內(nèi)燃燒過(guò)程可視化研究54-60
• 4.3.2 缸內(nèi)微粒生成過(guò)程可視化研究60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第5章 全文總結(jié)及工作展望66-70
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 工作展望67-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果76-78
• 致謝78

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