本文關(guān)鍵詞：氫氣對稀燃汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動影響的研究

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【摘要】：近年來,隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益突出,節(jié)能減排是目前全球汽車行業(yè)共同努力的目標(biāo),而發(fā)動機(jī)稀薄燃燒技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段。尤其是對于保有量最大的汽油發(fā)動機(jī)而言,稀燃汽油機(jī)相比于均質(zhì)汽油機(jī)熱效率更高,燃油經(jīng)濟(jì)性更好,排放水平更低。但是點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)循環(huán)變動的存在卻在很大程度上制約了稀燃的程度,嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性,與節(jié)能減排的目標(biāo)相違背。因此如何降低稀燃時(shí)汽油機(jī)循環(huán)變動的程度成為了利用稀薄燃燒技術(shù)的關(guān)鍵。本文結(jié)合國家自然基金項(xiàng)目 氫氣缸內(nèi)直噴局部富氫稀燃汽油機(jī)及其混合動力汽車節(jié)能機(jī)理研究‖,開展了氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化規(guī)律影響的研究。研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:(1)針對在研究點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)循環(huán)變動過程中常采用的三種點(diǎn)火提前角取法,即固定點(diǎn)火提前角取法、循環(huán)變動最小值點(diǎn)火提前角取法和最佳點(diǎn)火提前角取法,分別在純汽油模式和混氫模式下進(jìn)行了討論分析,最終從結(jié)論唯一性、試驗(yàn)可操作性、發(fā)動機(jī)動力性和排放特性等方面綜合考慮,最佳點(diǎn)火提前角取法在兩種燃燒模式下均是最合理的方案。(2)研究發(fā)現(xiàn),采用混氫的方式可以明顯降低稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動程度,同時(shí)氫氣的加入對稀燃汽油機(jī)的動力水平和綜合排放水平?jīng)]有產(chǎn)生不利的影響,驗(yàn)證了通過混氫來降低稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動這一方法的可行性。(3)本文以已燃燒燃料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Mass of Fuel Burned)來定義燃燒持續(xù)期。通過相同工況下發(fā)動機(jī)循環(huán)變動和燃燒持續(xù)期參數(shù)的對比,建立了兩者間的對應(yīng)關(guān)系,即燃燒持續(xù)期越長,相應(yīng)的燃燒循環(huán)變動程度越大,反之亦然。研究發(fā)現(xiàn),針對本試驗(yàn)摻氫比例較小且稀燃的工況,0-10%MFB燃燒持續(xù)期與發(fā)動機(jī)循環(huán)變動的關(guān)聯(lián)更加緊密,只要某工況點(diǎn)對應(yīng)的0-10%MFB燃燒持續(xù)期小于33°CA,則發(fā)動機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)較穩(wěn)定燃燒。(4)針對氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨點(diǎn)火提前角變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期隨點(diǎn)火提前角的變化規(guī)律未發(fā)生改變,但對應(yīng)燃燒持續(xù)期縮短;發(fā)動機(jī)循環(huán)變動隨點(diǎn)火提前角先降后升的總體趨勢也未發(fā)生變化,但相同工況下混氫后平均指示壓力變動系數(shù)(Co VIMEP)最小值對應(yīng)點(diǎn)火提前角變小。(5)針對氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨過量空氣系數(shù)變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫前后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期均隨過量空氣系數(shù)增大而延長;混氫前后發(fā)動機(jī)循環(huán)變動均隨過量空氣系數(shù)的增大而升高,但隨著過量空氣系數(shù)的增大,混氫后Co VIMEP下降的幅度增大,說明氫氣的加入可以明顯拓寬汽油機(jī)的稀燃極限。(6)針對氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫前后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期均隨節(jié)氣門開度增大而縮短,且在試驗(yàn)工況下,混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期縮短至33°CA以內(nèi),因此氫氣的加入改變了相同條件下發(fā)動機(jī)循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度的變化規(guī)律,混氫前Co VIMEP會隨節(jié)氣門開度的增大出現(xiàn)一個(gè)較大幅度的下降,而混氫后Co VIMEP則是在更低水平的小區(qū)間內(nèi)變動。但是當(dāng)過量空氣系數(shù)更大時(shí),混氫后Co VIMEP也會隨著節(jié)氣門開度的增大出現(xiàn)較大幅度的下降,與較小過量空氣系數(shù)時(shí)的純汽油模式相似。(7)針對氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的影響,研究發(fā)現(xiàn),混氫后0-10%MFB燃燒持續(xù)期和10-90%MFB燃燒持續(xù)期隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律未發(fā)生改變;當(dāng)節(jié)氣門開度較大且過量空氣系數(shù)較小時(shí),混氫前后Co VIMEP基本一致且不隨轉(zhuǎn)速變化而變化;當(dāng)節(jié)氣門開度較小或過量空氣系數(shù)較大時(shí),氫氣的加入改變了循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,使得Co VIMEP仍可不隨轉(zhuǎn)速變化而變化,增強(qiáng)了發(fā)動機(jī)循環(huán)變動對轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性。綜上所述,摻混氫氣在一定程度上改變了循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化規(guī)律,通過摻混氫氣可以在保證稀燃汽油機(jī)動力性和排放性的同時(shí)改善其循環(huán)變動水平,使汽油機(jī)可以更充分地利用稀薄燃燒技術(shù)提高其經(jīng)濟(jì)性和排放性,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
【關(guān)鍵詞】：汽油機(jī) 摻混氫氣 稀薄燃燒 循環(huán)變動 燃燒持續(xù)期
【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】：TK411
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 能源危機(jī)12-13
• 1.1.2 環(huán)境污染13-14
• 1.2 氫氣在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用14-21
• 1.2.1 氫燃料的特性14-16
• 1.2.2 氫氣在汽車領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.2.1 氫燃料電池汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2.2 純氫發(fā)動機(jī)汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2.3 天然氣摻氫發(fā)動機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2.4 柴油摻氫發(fā)動機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2.5 汽油摻氫發(fā)動機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 關(guān)于發(fā)動機(jī)循環(huán)變動的研究21-25
• 1.3.1 發(fā)動機(jī)循環(huán)變動對其性能的影響21-22
• 1.3.2 國內(nèi)外針對發(fā)動機(jī)循環(huán)變動的研究現(xiàn)狀22-25
• 1.3.2.1 純氫發(fā)動機(jī)循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3.2.2 天然氣發(fā)動機(jī)循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.2.3 汽油發(fā)動機(jī)循環(huán)變動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本文研究內(nèi)容及課題意義25-28
• 第2章 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)平臺介紹28-36
• 2.1 試驗(yàn)臺架及設(shè)備介紹28-33
• 2.1.1 試驗(yàn)臺架介紹28-29
• 2.1.2 測功機(jī)和測功機(jī)控制系統(tǒng)29-30
• 2.1.3 燃燒分析儀30-31
• 2.1.4 排放分析儀31
• 2.1.5 油耗儀31
• 2.1.6 lambda測量儀31-32
• 2.1.7 氫氣流量計(jì)32
• 2.1.8 氣體檢測報(bào)警儀32-33
• 2.2 試驗(yàn)方案及表征參數(shù)選擇33-34
• 2.2.1 試驗(yàn)方案33
• 2.2.2 循環(huán)變動表征參數(shù)的選擇33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨點(diǎn)火提前角變化規(guī)律的影響及點(diǎn)火提前角的取法36-58
• 3.1 稀燃純汽油模式發(fā)動機(jī)循環(huán)變動隨點(diǎn)火提前角的變化規(guī)律36-40
• 3.1.1 稀燃純汽油模式下點(diǎn)火提前角對發(fā)動機(jī)循環(huán)變動的影響36-37
• 3.1.2 稀燃純汽油模式下點(diǎn)火提前角對燃燒持續(xù)期的影響37-39
• 3.1.3 MCV點(diǎn)火提前角存在的原因分析39-40
• 3.2 純汽油模式下循環(huán)變動研究點(diǎn)火提前角的取法40-48
• 3.2.1 固定點(diǎn)火提前角取法41-42
• 3.2.2 MCV點(diǎn)火提前角取法與MBT點(diǎn)火提前角取法對比42-48
• 3.3 混氫后氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨點(diǎn)火提前角變化規(guī)律的影響48-51
• 3.4 混氫模式下循環(huán)變動研究點(diǎn)火提前角的取法51-52
• 3.5 混氫后氫氣對稀燃汽油機(jī)動力性和排放特性的影響52-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 第4章 氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化規(guī)律的影響58-86
• 4.1 氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨過量空氣系數(shù)變化規(guī)律的影響58-68
• 4.2 氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨節(jié)氣門開度變化規(guī)律的影響68-77
• 4.3 氫氣對稀燃汽油機(jī)循環(huán)變動隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的影響77-84
• 4.4 本章小結(jié)84-86
• 第5章 全文總結(jié)及工作展望86-90
• 5.1 全文總結(jié)86-87
• 5.2 工作展望87-90
• 參考文獻(xiàn)90-96
• 作者簡介96-98
• 致謝98-99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：568461