本文關(guān)鍵詞：直噴汽油機暖機過程微粒排放特性的研究

  更多相關(guān)文章： 直噴汽油機 暖機 燃燒特性 微粒排放 THC

【摘要】：隨著科技的發(fā)展和交通設(shè)施的完善,汽車成為人們生活中的重要出行工具。2015年,中國的汽車產(chǎn)銷量突破2400萬輛,成為全球產(chǎn)銷量最大的國家,隨之也帶來了一系列的突出問題,特別是能源匱乏與環(huán)境污染問題。能源短缺直接制約我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展及中華民族偉大復(fù)興的中國夢的實現(xiàn);環(huán)境污染直接危害人的身體健康,阻礙人與自然的和諧發(fā)展。隨著排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格以及汽車技術(shù)的成熟,汽油機缸內(nèi)直噴技術(shù)在汽車市場上的應(yīng)用更加廣泛。缸內(nèi)直噴技術(shù)具有較好的燃油經(jīng)濟性和動力性,但在冷啟動和暖機過程中有較高的微粒排放,為了尋求更加優(yōu)化的控制策略,改善缸內(nèi)燃燒狀況,降低微粒排放,本文對直噴汽油機暖機過程中的微粒排放進(jìn)行了實驗研究。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目-“直噴汽油機冷起動和暖機工況壁面油膜對未燃碳?xì)浜臀⒘Ｅ欧诺挠绊憽?進(jìn)行暖機工況下運轉(zhuǎn)參數(shù)對燃燒和微粒排放特性影響的研究。前期主要工作包括搭建缸內(nèi)直噴汽油機臺架,設(shè)計和制造了二級微粒熱稀釋取樣系統(tǒng),設(shè)計了高壓噴油電路和點火電路的軟硬件。通過課題組自行設(shè)計的ECU實時調(diào)控發(fā)動機的運轉(zhuǎn)參數(shù)、首先研究了過量空氣系數(shù)、點火正時和噴油壓力對暖機過程中缸內(nèi)燃燒狀況的影響,主要分析了缸內(nèi)壓力、瞬時放熱率和排氣溫度的變化;其次研究了過量空氣系數(shù)、點火正時和噴油壓力對暖機過程中微粒排放特性的影響,主要分析了THC排放、微粒數(shù)量濃度和體積濃度的變化。本文的研究結(jié)論主要有以下幾點;1.不同的過量空氣系數(shù)進(jìn)行暖機,過量空氣系數(shù)由0.8升高到1.2,缸內(nèi)平均壓力和瞬時放熱率峰值先升高后降低,峰值相位先提前后滯后,隨冷卻水溫度升高也有相同的變化趨勢,過量空氣系數(shù)為0.9時缸內(nèi)壓力和放熱率峰值最高;相同的冷卻水溫度下,排氣溫度隨過量空氣系數(shù)增加先升高后降低,過量空氣系數(shù)為0.9時排氣溫度最高。THC濃度在過量空氣系數(shù)為0.8時最高,隨冷卻水溫度升高THC濃度下降。過量空氣系數(shù)由0.8升高到1.2時,微粒數(shù)量濃度由積聚態(tài)的單峰分布逐漸變?yōu)楹藨B(tài)的單峰分布。較濃的混合氣和較高的冷卻水溫度有利于積聚態(tài)微粒生成,反之有利于核態(tài)微粒生成,過量空氣系數(shù)在1.0~1.2時,微粒數(shù)量總濃度較低。不同的過量空氣系數(shù)進(jìn)行暖機,微粒體積濃度都呈現(xiàn)單峰分布,且過量空氣系數(shù)在1.0~1.2變化時,體積總濃度比濃混合氣低兩個數(shù)量級。從燃燒狀態(tài)分析,過量空氣系數(shù)為0.9時暖機缸內(nèi)燃燒較好;從THC排放和微粒排放分析,過量空氣系數(shù)為0.9和1.0時進(jìn)行暖機,THC和微粒排放較少。2.隨著點火正時的提前,缸內(nèi)最高燃燒壓力逐漸升高,峰值相位逐步前移;隨著冷卻水溫度的升高,相同點火正時下最高燃燒壓力和放熱率峰值升高,且峰值相位前移。隨著點火正時的提前,排氣溫度降低,THC的濃度逐漸升高,冷卻水在從35℃升高到85℃的過程中THC降低了82ppm。隨著點火正時的提前,微粒數(shù)量濃度由單峰分布逐漸變?yōu)殡p峰分布,微粒體積濃度隨粒徑增大都呈現(xiàn)單峰分布。點火正時在18°CA BTDC以前,冷卻水溫度在45℃時微粒數(shù)量總濃度最高,18°CA BTDC以后,微粒數(shù)量總濃度隨溫度升高呈現(xiàn)下降趨勢。核態(tài)微粒數(shù)量濃度和微粒數(shù)量總濃度有相同的變化趨勢。隨著點火正時的提前,微粒體積總濃度、核態(tài)體積濃度和積聚態(tài)體積濃度都升高。綜合數(shù)據(jù)分析,點火正時為32°CA BTDC時缸內(nèi)燃燒狀態(tài)最好,11°CA BTDC時排氣溫度最高,THC和微粒數(shù)量和體積濃度排放最少。3.不同的噴油壓力進(jìn)行暖機,缸內(nèi)壓力峰值和瞬時放熱率峰值隨噴油壓力的增加先升高后降低,缸壓峰值相位先提前后滯后,放熱率峰值相位后移;噴油壓力為5MPa時缸內(nèi)平均壓力和瞬時放熱率最大。隨冷卻水溫度升高,缸壓峰值和放熱率峰值增加,峰值相位提前。噴油壓力對暖機過程中的排氣溫度影響較小,受冷卻水溫度影響較大。7MPa時THC濃度最高,5MPa時THC濃度最低,暖機過程中隨著冷卻水溫度的升高THC濃度降低。不同的噴油壓力進(jìn)行暖機,微粒數(shù)量濃度呈現(xiàn)雙峰分布,微粒體積濃度呈現(xiàn)單峰分布;隨噴油壓力的升高,微粒數(shù)量總濃度和體積總濃度都升高。由以上分析看出,噴油壓力為5MPa時,缸內(nèi)燃燒狀態(tài)最好,排氣溫度最高,同時THC、微粒數(shù)量和體積濃度排放最少,所以噴油壓力為5MPa時暖機較合適。
【關(guān)鍵詞】：直噴汽油機 暖機 燃燒特性 微粒排放 THC
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.171
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 引言12-14
• 1.2 汽油機缸內(nèi)直噴技術(shù)14-16
• 1.2.1 缸內(nèi)直噴技術(shù)發(fā)展14-15
• 1.2.2 缸內(nèi)直噴技術(shù)特點15-16
• 1.3 內(nèi)燃機微粒排放16-21
• 1.3.1 微粒的危害16-17
• 1.3.2 微粒的成分和分類17-18
• 1.3.3 直噴汽油機微粒研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.4 暖機過程的微粒排放20-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容及意義21-24
• 第2章 發(fā)動機實驗平臺搭建24-40
• 2.1 實驗臺架介紹24-25
• 2.2 測試設(shè)備介紹25-30
• 2.2.1 測功機及測功機控制系統(tǒng)25-27
• 2.2.2 寬頻氧傳感器27-28
• 2.2.3 尾氣分析儀28
• 2.2.4 燃燒分析儀28-29
• 2.2.5 微粒粒徑譜儀29-30
• 2.3 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)介紹30-33
• 2.3.1 電子控制系統(tǒng)硬件30-32
• 2.3.2 電子控制系統(tǒng)軟件32-33
• 2.4 微粒稀釋與采集系統(tǒng)介紹33-37
• 2.4.1 二級微粒稀釋取樣系統(tǒng)33-35
• 2.4.2 稀釋條件對微粒熱物理特性的影響35-37
• 2.5 實驗方案37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第3章 GDI發(fā)動機暖機過程的燃燒特性分析40-54
• 3.1 過量空氣系數(shù)對暖機過程燃燒特性影響40-44
• 3.2 點火正時對暖機過程燃燒特性影響44-48
• 3.3 噴油壓力對暖機過程燃燒特性影響48-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 GDI發(fā)動機暖機過程的THC和微粒排放特性分析54-74
• 4.1 過量空氣系數(shù)對暖機過程的THC和微粒排放特性影響54-60
• 4.1.1 過量空氣系數(shù)對THC排放的影響54-55
• 4.1.2 過量空氣系數(shù)對微粒數(shù)量濃度的影響55-58
• 4.1.3 過量空氣系數(shù)對微粒體積濃度的影響58-60
• 4.2 點火正時對暖機過程的THC和微粒排放特性影響60-66
• 4.2.1 點火正時對THC排放的影響60-61
• 4.2.2 點火正時對微粒數(shù)量濃度的影響61-64
• 4.2.3 點火正時對微粒體積濃度的影響64-66
• 4.3 噴油壓力對暖機過程的THC和微粒排放特性影響66-71
• 4.3.1 噴油壓力對THC排放的影響66-67
• 4.3.2 噴油壓力對微粒數(shù)量濃度的影響67-69
• 4.3.3 噴油壓力對微粒體積濃度的影響69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-74
• 第5章 全文總結(jié)與工作展望74-78
• 5.1 全文總結(jié)74-75
• 5.2 工作展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 作者簡介及科研成果84-86
• 致謝86-87

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉江唯,劉忠長,劉巽俊,王忠恕;車用直噴柴油機遞增負(fù)荷工況下的微粒排放特性[J];內(nèi)燃機學(xué)報;2002年06期

2 祁麗霞,紀(jì)威;車用柴油機微粒排放機外處理技術(shù)現(xiàn)狀[J];中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2002年06期

3 黃飛;肖福明;;車用柴油機微粒排放控制綜述[J];山東交通學(xué)院學(xué)報;2006年04期

4 劉忠長,張兆合,宋崇林,劉巽俊;車用直噴柴油機變工況下的微粒排放特性[J];內(nèi)燃機學(xué)報;1998年02期

5 董素榮;宋崇林;張國彬;裴毅強;張鐵臣;張賓;;柴油機缸內(nèi)微粒粒數(shù)粒徑分布規(guī)律的研究[J];內(nèi)燃機學(xué)報;2008年01期

6 段家修,陳麗娟,許斯都,堯命發(fā);車用柴油機微粒排放量測定方法的探討[J];小型內(nèi)燃機;1993年03期

7 劉春貴,臧成,張錫朝,蔡少理;車用柴油機微粒排放控制技術(shù)的近況分析[J];山東內(nèi)燃機;1994年03期

8 劉江唯,劉忠長,劉巽俊,劉曉明;車用直噴柴油機加速工況下進(jìn)氣、供油及微粒排放的動態(tài)響應(yīng)[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2003年01期

9 樓狄明;成偉;馮謙;譚丕強;胡志遠(yuǎn);;基于道路類型的國Ⅳ天然氣公交車微粒排放特性[J];車用發(fā)動機;2014年04期

10 姚春德;程傳輝;張鎮(zhèn)順;黃鈺;;柴油/甲醇組合燃燒發(fā)動機的微粒排放特性[J];內(nèi)燃機學(xué)報;2008年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王曉丹;孫萬臣;李國良;杜家坤;賴春杰;譚滿志;;燃料含硫量及運轉(zhuǎn)條件對高壓共軌柴油機微粒排放粒度分布的影響[A];面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集精選[C];2013年

2 王曉丹;孫萬臣;李國良;杜家坤;賴春杰;譚滿志;;燃料含硫量及運轉(zhuǎn)條件對高壓共軌柴油機微粒排放粒度分布的影響[A];2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C];2013年

3 董偉;于秀敏;楊松;孫萬臣;張春賢;;空燃比對直噴汽油機微粒排放特性的影響[A];面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集精選[C];2013年

4 盧昭暉;廖智偉;顧詠元;;柴油引擎排氣采樣稀釋系統(tǒng)的建置與驗證[A];第八屆海峽兩岸氣溶膠技術(shù)研討會暨第三屆空氣污染技術(shù)研討會論文摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報記者 馮淑娟;環(huán)保和節(jié)能對于我們同樣重要[N];中國汽車報;2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王林;不同特性燃料條件下柴油機缸內(nèi)微粒納觀結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)及氧化活性的研究[D];天津大學(xué);2012年

2 耿鵬;柴油/甲醇雙燃料重載柴油機氣體和微粒排放特性的研究[D];天津大學(xué);2014年

3 王曉丹;燃料特性及燃燒邊界條件對壓燃式發(fā)動機超細(xì)微粒排放的影響[D];吉林大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐長建;直噴汽油機暖機過程微粒排放特性的研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 陳靜;缸內(nèi)直噴汽油機起動過程排放微粒成分分析[D];吉林大學(xué);2016年

3 黃迎;湍流管流內(nèi)柴油機排氣微粒再懸浮規(guī)律的研究[D];北京交通大學(xué);2010年

4 白振霄;湍流通道內(nèi)柴油機排氣微粒運動特性的研究[D];北京交通大學(xué);2011年

5 盧曉;柴油機排氣微粒熱泳沉降機理及再懸浮規(guī)律的研究[D];北京交通大學(xué);2008年

6 劉永志;柴油HCCI燃燒微粒形成、演化及物理特性研究[D];天津大學(xué);2009年

7 郭鵬江;電控柴油機微粒排放的控制研究[D];吉林大學(xué);2004年

8 姜麟麟;缸內(nèi)局部富氫稀燃汽油機微粒排放特性試驗研究[D];吉林大學(xué);2015年

9 郭振鵬;柴油機全氣缸取樣系統(tǒng)改進(jìn)及微粒生成歷程的初步研究[D];天津大學(xué);2006年

10 孫耀;直噴汽油機燃燒及微粒排放特性的試驗研究[D];吉林大學(xué);2014年

，

本文編號：946762