本文關(guān)鍵詞：摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)試驗(yàn)研究

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【摘要】：轉(zhuǎn)子機(jī)是一種特殊形式的內(nèi)燃機(jī),具有體積小、質(zhì)量輕、功重比高、運(yùn)行平穩(wěn)等許多往復(fù)機(jī)難以比擬的優(yōu)點(diǎn)。然而轉(zhuǎn)子機(jī)的燃燒室狹長扁平且在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,這使得轉(zhuǎn)子機(jī)在燃燒汽油等液體燃料時(shí)容易出現(xiàn)火焰難以快速傳播,進(jìn)而導(dǎo)致高油耗和高排放。提高轉(zhuǎn)子機(jī)混合氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣?并降低燃油消耗及有害排放是轉(zhuǎn)子機(jī)能夠得以應(yīng)用的關(guān)鍵。與汽油相比,氫氣具有點(diǎn)火能量低、擴(kuò)散速度快、火焰溫度高、燃燒速度快和淬熄距離短等特點(diǎn),這使得純氫及摻氫均能夠有效保證轉(zhuǎn)子機(jī)內(nèi)混合氣的穩(wěn)定點(diǎn)燃及火焰的快速傳播,從而提高轉(zhuǎn)子機(jī)的熱效率并減少有害排放。但純氫轉(zhuǎn)子機(jī)耗氫量大且對(duì)密封及潤滑系統(tǒng)要求更為苛刻。相比之下,向進(jìn)氣道內(nèi)噴入少量氫氣即可實(shí)現(xiàn)摻氫燃燒,從而使摻氫轉(zhuǎn)子機(jī)的成本與耗氫量均能夠有效降低,進(jìn)而使得通過進(jìn)氣摻氫改善汽油轉(zhuǎn)子機(jī)的燃燒與排放特性更具有實(shí)際應(yīng)用意義。因此,本文通過試驗(yàn)對(duì)摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)的燃燒與排放特性進(jìn)行了研究。為滿足摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)研究要求,自行設(shè)計(jì)并搭建了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架。開發(fā)了轉(zhuǎn)子機(jī)的電子點(diǎn)火模塊和氫氣、汽油噴射系統(tǒng)。采用一套自主開發(fā)的電子控制單元控制轉(zhuǎn)子機(jī)的點(diǎn)火和氫氣、汽油的噴射脈寬。通過調(diào)整氫氣和汽油噴射脈寬,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子機(jī)混合氣的空燃比、進(jìn)氣摻氫體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)的調(diào)整,自主編寫了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)燃燒和放熱計(jì)算程序。由于缸內(nèi)殘余廢氣較多且燃燒溫度較低,因而汽油轉(zhuǎn)子機(jī)在怠速和低速、低負(fù)荷時(shí)更容易出現(xiàn)燃燒不完全,排放較高等問題。因此,本文通過試驗(yàn)的方法,重點(diǎn)研究了摻氫對(duì)汽油轉(zhuǎn)子機(jī)在怠速和低速、低負(fù)荷條件下燃燒與排放特性的影響規(guī)律。首先進(jìn)行了摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)怠速燃燒與排放特性的試驗(yàn)研究。怠速條件下,轉(zhuǎn)子機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在2400r/min附近。通過自主開發(fā)的電控單元調(diào)整氫氣噴嘴的噴射脈寬,使氫氣占總進(jìn)氣的體積分?jǐn)?shù)由0逐漸增加至6.8%,在任一進(jìn)氣摻氫體積分?jǐn)?shù)條件下,通過調(diào)整汽油噴射脈寬使混合氣總體過量空氣系數(shù)始終保持在1.00附近。試驗(yàn)結(jié)果表明,在怠速條件下,摻氫可以降低汽油轉(zhuǎn)子機(jī)轉(zhuǎn)速的循環(huán)變動(dòng)系數(shù),減少燃料的能量流量。此外,摻氫有利于縮短火焰發(fā)展期及快速燃燒持續(xù)期。汽油轉(zhuǎn)子機(jī)怠速時(shí)缸內(nèi)最高溫度隨摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加而升高,而排氣溫度和傳熱損失均隨摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。另外,進(jìn)氣摻氫可以減少汽油轉(zhuǎn)子機(jī)怠速時(shí)的HC、CO和CO_2排放。由于轉(zhuǎn)子機(jī)怠速時(shí)燃燒室內(nèi)溫度較低,因而NOx排放很小且隨進(jìn)氣摻氫體積分?jǐn)?shù)變化不明顯。之后進(jìn)行了摻氫對(duì)汽油轉(zhuǎn)子機(jī)部分負(fù)荷燃燒與排放特性影響的試驗(yàn)研究。在轉(zhuǎn)速為3000r/min、進(jìn)氣道絕對(duì)壓力為37.5kPa、點(diǎn)火角為上止點(diǎn)前25°曲軸轉(zhuǎn)角和理論過量空氣系數(shù)條件下,研究了摻氫對(duì)汽油轉(zhuǎn)子機(jī)部分負(fù)荷燃燒與排放特性的影響規(guī)律。試驗(yàn)中氫氣占進(jìn)氣的體積分?jǐn)?shù)由0增加至5.2%。試驗(yàn)結(jié)果表明,摻氫后汽油轉(zhuǎn)子機(jī)缸內(nèi)壓力升高,且峰值缸壓對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角有所提前。同時(shí),隨著摻氫體積分?jǐn)?shù)的增加,摻氫汽油轉(zhuǎn)子機(jī)平均有效壓力增大,有效熱效率提高,火焰發(fā)展期和燃燒持續(xù)期縮短,缸內(nèi)最高溫度升高,而排氣溫度和傳熱損失降低。快速燃燒持續(xù)期的循環(huán)變動(dòng)系數(shù)在摻氫之后不斷減小。此外,當(dāng)摻氫體積分?jǐn)?shù)從0增加到5.2%時(shí),HC排放相對(duì)降低44.8%,CO和CO_2排放亦均有所減少。NOx排放在摻氫之后略有升高。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK417

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;日本馬自達(dá)13B型轉(zhuǎn)子機(jī)[J];小型內(nèi)燃機(jī);1974年02期

2 魏馳;;磨膩?zhàn)訖C(jī)[J];機(jī)械工人.冷加工;1981年05期

3 郭兆熊;;無冷卻轉(zhuǎn)子機(jī)是21世紀(jì)的軍用動(dòng)力[J];現(xiàn)代兵器;1989年07期

4 邱復(fù)興;;噴鋸末，

本文編號(hào)：1161037