本文關(guān)鍵詞：摻氫對天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程及性能的影響研究

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【摘要】：隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,車用燃油的需求逐年激增,汽車尾氣對環(huán)境的污染也日益嚴(yán)重,發(fā)展替代燃料是減小石油需求、緩解環(huán)境污染問題的重要途徑。天然氣作為一種儲量豐富且清潔環(huán)保的替代能源越來越受到人們的重視,但是作為車用燃料其存在燃燒速度慢、熱值低等缺點。氫氣燃燒速度快、熱值高等特點正好可以彌補天然氣作為車用燃料的缺點,天然氣摻混氫氣作為一種新型替代燃料越來越受到人們的重視。本文在天然氣發(fā)動機臺架試驗基礎(chǔ)上研究了缸內(nèi)燃燒參數(shù)隨摻氫比例變化的本質(zhì)規(guī)律,在總結(jié)摻氫對燃燒過程的影響規(guī)律的前提下建立可供天然氣摻氫發(fā)動機正向開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模。本文開展了高壓縮比、增壓預(yù)混天然氣發(fā)動機摻氫臺架試驗研究,獲得了性能參數(shù)、運行參數(shù)和燃燒參數(shù),在此基礎(chǔ)上研究天然氣發(fā)動機摻氫后缸內(nèi)燃燒過程及性能參數(shù),尤其是關(guān)鍵燃燒參數(shù):50%燃燒點位置,10%-90%燃燒持續(xù)期隨氫氣能量比的變化規(guī)律;并基于這些規(guī)律分析了摻氫對天然氣發(fā)動機當(dāng)量比氣耗、NOX、HC、CO2排放的影響規(guī)律;基于上述規(guī)律,建立了天然氣摻氫發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模,可以用于預(yù)測同類發(fā)動機的性能參數(shù)。通過本文的研究得出如下結(jié)論:缸內(nèi)燃燒放熱過程隨氫氣能量比的增加逐步加快,0-10%燃燒持續(xù)期,10%-90%燃燒持續(xù)期均隨氫氣能量比的增加而縮短,其中0-10%燃燒持續(xù)期對氫氣能量比的變化更為敏感,氫氣對天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程的影響主要集中在燃燒初期,50%燃燒點位置隨氫氣能量比增加也有比較明顯的提前;缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力以及最大壓力升高率均隨氫氣能量比的增加而升高,其所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角位置隨氫氣能量比的增加而提前;此外,摻氫可以有效降低燃燒循環(huán)變動率;當(dāng)量比氣耗隨氫氣能量比的增加有所降低;氮氧化物隨氫氣能量比的增加顯著升高;碳?xì)潆S氫氣能量比的增加而降低;二氧化碳隨氫氣能量比的增加而顯著降低。氫氣能量比對以上這些參數(shù)的影響程度隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的升高而逐漸減弱。最后,運用總結(jié)的定量關(guān)系而建立的天然氣摻氫發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模對同類發(fā)動機性能的預(yù)測具有比較好的準(zhǔn)確度。
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 氫氣 燃燒特性 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模 經(jīng)濟性 排放
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.174
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 選題背景及意義10-13
• 1.1.1 能源與環(huán)境問題10-11
• 1.1.2 天然氣與氫氣燃料簡介11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 天然氣摻氫發(fā)動機國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 天然氣摻氫發(fā)動機國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究方法及內(nèi)容16-17
• 第2章 天然氣摻氫發(fā)動機臺架試驗研究17-29
• 2.1 原機基本信息17-18
• 2.2 發(fā)動機臺架試驗18-26
• 2.2.1 基本試驗設(shè)備18-22
• 2.2.2 摻氫裝置的設(shè)計22-26
• 2.3 臺架試驗過程26-27
• 2.3.1 試驗方法26-27
• 2.3.2 試驗邊界條件27
• 2.3.3 測試參數(shù)27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 摻氫對天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程的影響29-47
• 3.1 燃料參數(shù)的計算29-30
• 3.1.1 氫氣能量比的計算29-30
• 3.1.2 混合燃料理論空燃比的計算30
• 3.2 缸壓數(shù)據(jù)處理方法30-32
• 3.2.1 燃燒放熱率的計算方法30-31
• 3.2.2 燃燒循環(huán)變動的計算方法31-32
• 3.3 摻氫對天然氣發(fā)動機燃燒參數(shù)的影響32-40
• 3.3.1 摻氫對燃燒放熱率的影響32-34
• 3.3.2 摻氫對燃燒持續(xù)期的影響34-39
• 3.3.3 摻氫對缸內(nèi)最高燃燒溫度的影響39-40
• 3.4 摻氫對缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力及最大壓力升高率的影響40-42
• 3.4.1 摻氫對缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力的影響40-41
• 3.4.2 摻氫對最大壓力升高率的影響41-42
• 3.5 摻氫對燃燒循環(huán)變動的影響42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 摻氫對天然氣發(fā)動機性能的影響47-56
• 4.1 摻氫對熱效率的影響47-49
• 4.2 摻氫對天然氣發(fā)動機經(jīng)濟性的影響49-50
• 4.2.1 當(dāng)量天然氣消耗率的計算49
• 4.2.2 摻氫對天然氣發(fā)動機當(dāng)量比氣耗的影響49-50
• 4.3 摻氫對天然氣發(fā)動機排放性能的影響50-55
• 4.3.1 摻氫對天然氣發(fā)動機NOX排放量的影響50-52
• 4.3.2 摻氫對天然氣發(fā)動機HC排放量的影響52-53
• 4.3.3 摻氫對天然氣發(fā)動機CO2排放量的影響53-54
• 4.3.4 摻氫對天然氣發(fā)動機排氣溫度的影響54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 天然氣摻氫發(fā)動機標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模的研究56-64
• 5.1 天然氣摻氫發(fā)動機GT-Power模型的建立56-61
• 5.1.1 進(jìn)排氣模塊的建立57-58
• 5.1.2 燃料噴射模塊的建立58-59
• 5.1.3 氣缸模塊的建立59-60
• 5.1.4 燃燒模型的設(shè)置60-61
• 5.2 天然氣摻氫發(fā)動機GT-Power模型的校準(zhǔn)61-62
• 5.3 天然氣摻氫發(fā)動機標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模的移植62-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得成果69-70
• 致謝70

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本文編號：1058789