增壓、小型化是汽油機(jī)的主要發(fā)展方向之一,然而增壓后汽油機(jī)的熱負(fù)荷提高,爆震傾向加重。實(shí)際應(yīng)用中通常采用推遲點(diǎn)火提前角、減小壓縮比和加濃混合氣的方法減緩爆震,但是犧牲了渦輪增壓直噴汽油機(jī)動(dòng)力性能和熱效率。由于水具有較高的氣化潛熱和比熱值,噴水技術(shù)在渦輪增壓直噴汽油機(jī)排放的降低、性能的優(yōu)化和熱效率的提升方面優(yōu)勢(shì)明顯,特別是對(duì)渦輪增壓直噴汽油機(jī)爆震的抑制效果顯著,是渦輪增壓直噴汽油機(jī)性能強(qiáng)化的有效手段。進(jìn)氣管道噴水對(duì)渦輪增壓直噴汽油機(jī)產(chǎn)生的影響主要有進(jìn)氣冷卻作用和工質(zhì)物性參數(shù)改變兩個(gè)方面,闡明這兩個(gè)作用影響力度的主次可以為渦輪增壓直噴汽油機(jī)的進(jìn)步提供理論支持。本文以渦輪增壓直噴汽油機(jī)進(jìn)氣管道噴水為研究對(duì)象,以渦輪增壓直噴汽油機(jī)工作過程的熱力學(xué)理論為基礎(chǔ),采用熱力學(xué)理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)值模擬的方法,明確渦輪增壓直噴汽油機(jī)噴水技術(shù)的基礎(chǔ)熱力學(xué)原理,闡明渦輪增壓直噴汽油機(jī)噴水技術(shù)的作用機(jī)制和節(jié)能減排機(jī)理,為渦輪增壓直噴汽油機(jī)噴水技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用提供全面的理論支持。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）渦輪增壓直噴汽油機(jī)進(jìn)氣管道噴水的熱力學(xué)原理分析。在理想等容吸熱循環(huán)的基礎(chǔ)上分析噴水對(duì)各個(gè)熱力過程的影... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)水噴射技術(shù)展示Fig.1.1ExhibitionofBMWengineequippedwithwaterinjection

1緒論3從空氣中吸收熱量蒸發(fā)，從而降低進(jìn)入氣缸的工質(zhì)初始溫度。而且水較高的比熱也會(huì)對(duì)缸內(nèi)熱力學(xué)過程產(chǎn)生影響，特別是會(huì)對(duì)工質(zhì)溫升有一個(gè)限制作用。由于氮氧化物（NOx）生成條件之一是高溫，因此缸內(nèi)整體溫度的降低會(huì)直接抑制NOx的生成。圖1.2博世噴水系統(tǒng)Fig.1.2WaterinjectionsystemfromBOSCHcompany因此，水的介入是抑制汽油機(jī)爆震、降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有效技術(shù)手段，為車用發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步提供了新的方向。開展發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)的基礎(chǔ)熱力學(xué)原理研究，闡明發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的機(jī)理，可以為先進(jìn)車用發(fā)動(dòng)機(jī)噴水系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提供思路，對(duì)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的持續(xù)進(jìn)步具有重要意義。1.2發(fā)動(dòng)機(jī)加水的實(shí)現(xiàn)方式和作用機(jī)制就目前而言，主要有三種技術(shù)手段可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加水：燃油摻水乳化、缸內(nèi)直接噴水（DirectWaterInjection，DWI）、進(jìn)氣管道噴水�？紫槔�(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加水的各種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析[40]；同濟(jì)大學(xué)的袁璐瑤[41]和密歇根大學(xué)的Rohit[42]細(xì)致分析了發(fā)動(dòng)機(jī)加水所帶來的影響。①發(fā)動(dòng)機(jī)加水的主要技術(shù)手段1）燃油摻水乳化。燃油摻水乳化技術(shù)主要是對(duì)燃料進(jìn)行改造，在燃料進(jìn)入氣缸前和水混合，同時(shí)加入乳化劑形成穩(wěn)定的懸浮液。目前，這種技術(shù)主要用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的性能優(yōu)化。燃油摻水乳化的優(yōu)點(diǎn)為：a.成本較低；b.可以降低

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文4顆粒物（ParticulateMatter，PM）排放；c.不影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性；d.水的消耗量較��；e.不會(huì)造成油耗的增加；f.發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持不變；燃油摻水乳化的缺點(diǎn)有：a.最大摻水量較小，對(duì)NOx排放的降低作用有限；b.需要乳化劑，而目前還不明確乳化劑的長(zhǎng)期使用是否會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成腐蝕等有害影響；c.水-油比為定值，不能在所有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況發(fā)揮其最佳性能[105]。2）缸內(nèi)直接噴水，如圖1.3(a)所示。缸內(nèi)直接噴水是利用原噴油系統(tǒng)或者獨(dú)立的噴水系統(tǒng)在高壓下直接將水噴入氣缸內(nèi)參與燃燒，該方法的優(yōu)點(diǎn)是水-油比可以達(dá)到較高的水平，因此對(duì)NOx排放有很好的降低作用，該方法的缺點(diǎn)是：a.需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)做較大改造；b.噴水嘴的使用壽命較短；c.燃油消耗量增加；d.顆粒排放量增加；e.成本較高[40]。3）進(jìn)氣管道噴水，如圖1.3(b)所示。這種方法是將水蒸氣或者將液態(tài)水霧化后噴入進(jìn)氣管道，隨著空氣進(jìn)入燃燒室，水的加入使工質(zhì)熱容量增加，從而起到降低燃燒溫度的作用，以致大幅度降低NOx排放，該方法的優(yōu)點(diǎn)是：a.進(jìn)氣道可以進(jìn)入大量的水，促使排放尾氣中的NOx大幅度的降低；b.克服了燃油摻水乳化技術(shù)中的只能有限地降低NOx缺點(diǎn)，也不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)做較大的改造；c.油耗降低；這種方法的缺點(diǎn)是對(duì)PM排放沒有降低作用，只能保持PM排放不惡化[105]。(a)缸內(nèi)噴水示意圖(b)進(jìn)氣管道噴水示意圖圖1.3發(fā)動(dòng)機(jī)噴水技術(shù)示意圖Fig.1.3Schematicdiagramofwaterinjectionsystemconfiguration②發(fā)動(dòng)機(jī)加水的機(jī)理1）油水乳化。對(duì)于乳化燃料來說，本身就是水和燃油的乳化物。在水噴射技噴水器噴水器


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