本文關(guān)鍵詞：高原環(huán)境下自然吸氣小型柴油機(jī)性能及排放量化分析

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【摘要】：隨著環(huán)保要求的愈加嚴(yán)格,內(nèi)燃機(jī)在高原環(huán)境下工作時(shí)的排放性能受到人們的關(guān)注,美國(guó)已頒布了高原環(huán)境下非道路用柴油機(jī)的排放法規(guī),而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有研究多以柴油機(jī)的高原適應(yīng)性為主,因此開(kāi)展高原環(huán)境下非道路用柴油機(jī)燃燒及排放變化規(guī)律的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義。本文以186F柴油機(jī)為研究對(duì)象,采用試驗(yàn)研究與模擬計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)三個(gè)不同海拔高度下非道路用自然吸氣柴油機(jī)的性能、燃燒、排放的變化規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行研究。樣機(jī)試驗(yàn)表明:海拔高度從10m升高到1670m時(shí),柴油機(jī)在相同最大輸出功率工作時(shí),燃油消耗率增大了5.3%,煙度從1.4BSU增加到2.6BSU。高原環(huán)境下,柴油機(jī)整機(jī)比排放HC、PM明顯增大,HC、PM分別增大約43.4%和51.4%,CO和NOX排放的變化較小。柴油機(jī)示功圖的分析結(jié)果是:海拔高度增加,柴油機(jī)缸內(nèi)最高燃燒壓力下降,燃燒始點(diǎn)推遲,燃燒品質(zhì)變差。并且海拔高度越高,燃燒持續(xù)期越長(zhǎng),缸內(nèi)最高平均燃燒溫度越高。應(yīng)用工程軟件計(jì)算分析了不同海拔高度下標(biāo)定工況時(shí)柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的變化,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果得出:海拔高度增加,柴油機(jī)缸內(nèi)噴射油束貫穿距變長(zhǎng),油束破碎和蒸發(fā)過(guò)程減緩,使得油氣混合均勻性變差,燃燒室近壁面處易形成油氣堆積,造成燃燒效率下降。從10m到1000m和1000m到1670m,燃燒效率分別下降了0.9%和2.1%。柴油機(jī)的理論循環(huán)分析得出:高海拔地區(qū)缸內(nèi)壓力升高比減小,初始膨脹比增大,工質(zhì)的等熵指數(shù)減小等,使理論循環(huán)熱效率隨海拔高度增加而下降。而且缸內(nèi)燃燒溫度和排氣溫度的升高也會(huì)造成不可逆損失增大。標(biāo)定工況時(shí)排氣污染物的模擬結(jié)果得出:雖然高海拔時(shí)缸內(nèi)氧含量下降,但此時(shí)燃燒室內(nèi)高溫區(qū)域擴(kuò)大,活塞頂隙的未燃區(qū)域又提供了必要的氧氣,使得NOX生成速率曲線的“第二峰”峰值要比平原地區(qū)大,造成標(biāo)定工況時(shí)NOX排放略有增加。按等功率、等煙度和等過(guò)量空氣系數(shù)的方法研究柴油機(jī)標(biāo)定功率的標(biāo)定,得出機(jī)械控制噴油的自然吸氣柴油機(jī),在高海拔地區(qū)運(yùn)行時(shí),為減少環(huán)境污染可根據(jù)使用地的海拔高度通過(guò)限油裝置調(diào)整標(biāo)定工況的噴油量,適當(dāng)減少最大輸出功率運(yùn)行,能滿足美國(guó)非道路柴油機(jī)排放法規(guī)的要求。對(duì)186F及同類型的柴油機(jī)而言,海拔高度每升高1000m,標(biāo)定功率減小約8%較為適宜。
【關(guān)鍵詞】：小型非道路柴油機(jī) 自然吸氣 高原 燃燒 性能 排放
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 柴油機(jī)高原特性試驗(yàn)方法12-14
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本課題研究的意義和內(nèi)容17-19
• 1.3.1 選題意義17
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法19-24
• 2.1 內(nèi)燃機(jī)高海拔大氣狀態(tài)模擬試驗(yàn)裝置19-21
• 2.2 試驗(yàn)樣機(jī)與測(cè)試設(shè)備21-22
• 2.3 試驗(yàn)方法22-23
• 2.3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與模擬海拔高度的選擇22
• 2.3.2 試驗(yàn)內(nèi)容22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 高原環(huán)境下自然吸氣小型柴油機(jī)燃燒和排放試驗(yàn)與分析24-45
• 3.1 柴油機(jī)負(fù)荷特性的性能變化24-26
• 3.1.1 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的過(guò)量空氣系數(shù)24
• 3.1.2 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的燃油經(jīng)濟(jì)性24-25
• 3.1.3 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的排氣溫度25-26
• 3.2 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性的性能變化26-27
• 3.2.1 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的過(guò)量空氣系數(shù)26
• 3.2.2 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的燃油經(jīng)濟(jì)性26-27
• 3.2.3 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的排氣溫度27
• 3.3 柴油機(jī)燃燒特性27-33
• 3.3.1 缸內(nèi)壓力與壓力升高率27-29
• 3.3.2 缸內(nèi)最高燃燒壓力29-30
• 3.3.3 放熱規(guī)律30-31
• 3.3.4 燃燒始點(diǎn)與燃燒持續(xù)期31-33
• 3.3.5 缸內(nèi)最高平均燃燒溫度33
• 3.4 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的排放性能33-36
• 3.4.1 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的煙度33-34
• 3.4.2 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的CO排放34-35
• 3.4.3 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的HC排放35
• 3.4.4 柴油機(jī)負(fù)荷特性上的NO_X排放35-36
• 3.5 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的排放性能36-38
• 3.5.1 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的煙度36-37
• 3.5.2 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的CO排放37
• 3.5.3 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的HC排放37-38
• 3.5.4 柴油機(jī)全負(fù)荷速度特性上的NO_X排放38
• 3.6 柴油機(jī)整機(jī)比排放38-40
• 3.7 柴油機(jī)熱效率分析40-43
• 3.7.1 柴油機(jī)有效熱效率40-41
• 3.7.2 柴油機(jī)機(jī)械效率41-42
• 3.7.3 柴油機(jī)指示熱效率42-43
• 3.8 本章小結(jié)43-45
• 第四章 燃燒過(guò)程模擬計(jì)算與排放變化的機(jī)理分析45-65
• 4.1 網(wǎng)格模型的建立45-48
• 4.1.1 幾何模型與動(dòng)網(wǎng)格的建立45-46
• 4.1.2 初始參數(shù)46-48
• 4.2 計(jì)算模型的選取48-50
• 4.2.1 氣相湍流流動(dòng)模型48
• 4.2.2 噴霧模型48-49
• 4.2.3 著火及燃燒模型49-50
• 4.2.4 NO_X生成模型50
• 4.3 計(jì)算模型的驗(yàn)證50-51
• 4.3.1 計(jì)算方案50
• 4.3.2 計(jì)算模型的驗(yàn)證50-51
• 4.4 柴油機(jī)燃燒過(guò)程變化機(jī)理51-60
• 4.4.1 燃料的燃燒效率分析51-56
• 4.4.2 循環(huán)熱效率56-57
• 4.4.3 不可逆損失57-60
• 4.5 NO_X排放變化機(jī)理分析60-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 第五章 滿足美國(guó)非道路柴油機(jī)第Ⅳ階段排放法規(guī)的措施65-68
• 5.1 減小輸出功率對(duì)柴油機(jī)速度特性上扭矩的變化65-66
• 5.2 減小輸出功率對(duì)柴油機(jī)標(biāo)定工況排放的變化66-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 未來(lái)展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及專利76

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1 陳勇;高原環(huán)境下自然吸氣小型柴油機(jī)性能及排放量化分析[D];江蘇大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：692726