本文關(guān)鍵詞：渦輪增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放控制的試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 當(dāng)量比 EGR 多點(diǎn)噴射氫氣 氧化后處理

【摘要】：頁巖氣開發(fā)熱潮帶來新一輪的能源革命,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)也不斷受到人們的研究與關(guān)注。由于其自身燃料特性,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)也存在熱效率偏低、NOx排放較高等問題。因此針對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的優(yōu)化研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在一臺(tái)四缸增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上對(duì)稀燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放控制進(jìn)行了試驗(yàn)研究。首先探究了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)量比對(duì)其燃燒與排放的影響,通過降低天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)量比以優(yōu)化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排放及經(jīng)濟(jì)性能;進(jìn)而在稀薄燃燒的基礎(chǔ)上采用了廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)進(jìn)一步降低天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放,并詳細(xì)研究了EGR主要組分(CO2、N2)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響;隨后又采取進(jìn)氣歧管多點(diǎn)電控噴射氫氣改善廢氣再循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能,同時(shí)結(jié)合氧化后處理優(yōu)化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能。進(jìn)而,形成了稀薄燃燒、廢氣再循環(huán)(EGR)、進(jìn)氣歧管多點(diǎn)電控噴射氫氣和氧化后處理協(xié)同優(yōu)化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的控制策略。對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量比的研究表明:采用稀薄燃燒模式,使天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)最大壓力、最大燃燒溫度、最大放熱率降低,滯燃期及燃燒持續(xù)期變長,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率有所提高且NOx排放大幅降低,但CO和HC排放升高。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒排放較低,顆粒物數(shù)濃度和背景空氣的顆粒物數(shù)濃度在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。針對(duì)稀薄燃燒控制NOx排放的潛力有限,本文配合廢氣再循環(huán)(EGR)優(yōu)化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放,研究表明:少量EGR可以在保持熱效率基本不變的同時(shí)降低NOX排放和CO排放,但HC排放有所增加、循環(huán)變動(dòng)變大;加入大量EGR時(shí),NOX排放大幅降低,但熱效率降低、HC排放及循環(huán)變動(dòng)大幅升高。進(jìn)而研究了EGR中的主要組分(CO2和N2)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放的影響規(guī)律,并與惰性稀釋氣體(Ar)的影響進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn),CO2對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響最為明顯,N2次之,Ar最弱。隨著進(jìn)氣氧濃度的降低,CO2、N2及Ar都使NOX排放大幅降低、HC排放不斷升高,而CO排放呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。CO2和N2使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率顯著降低,而Ar在降低NOX排放的同時(shí)能維持熱效率基本不變,其熱效率隨著進(jìn)氣氧濃度的降低呈先輕微上升后緩慢下降的趨勢。進(jìn)一步采用進(jìn)氣歧管多點(diǎn)電控噴射氫氣的策略改善EGR天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性和HC排放問題。研究表明:進(jìn)氣歧管氫氣噴射可以改善廢氣再循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性,發(fā)動(dòng)機(jī)的最大壓力、最高燃燒溫度、最大壓力升高率、放熱率最大值以及熱效率升高,滯燃期及燃燒持續(xù)期縮短,循環(huán)變動(dòng)減弱,HC排放降低,CO基本保持不變,但NOx排放略有升高。并通過氧化后處理裝置控制CO排放和部分非甲烷HC排放。
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 當(dāng)量比 EGR 多點(diǎn)噴射氫氣 氧化后處理
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK437
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.1.1 能源安全11-12
• 1.1.2 環(huán)境污染12
• 1.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 當(dāng)量比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的影響13-14
• 1.2.2 廢氣再循環(huán)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的影響14-16
• 1.2.3 天然氣摻氫配合EGR研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究目的及主要內(nèi)容17-19
• 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)與測試系統(tǒng)19-27
• 2.1 試驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)19-24
• 2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備20
• 2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)20-21
• 2.1.3 顆粒采集系統(tǒng)21-22
• 2.1.4 EGR系統(tǒng)22
• 2.1.5 氫氣電控噴射系統(tǒng)22-23
• 2.1.6 天然氣電控系統(tǒng)23-24
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)性能監(jiān)控系統(tǒng)24-25
• 2.3 試驗(yàn)方案25-27
• 2.3.1 試驗(yàn)所用燃料特性25-26
• 2.3.2 比氣耗計(jì)算26-27
• 第三章 當(dāng)量比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響27-39
• 3.1 當(dāng)量比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能的影響27-33
• 3.1.1 當(dāng)量比對(duì)缸內(nèi)燃燒壓力的影響28
• 3.1.2 當(dāng)量比對(duì)放熱率的影響28-29
• 3.1.3 當(dāng)量比對(duì)著火延遲及燃燒持續(xù)期的影響29-30
• 3.1.4 當(dāng)量比對(duì)燃燒溫度的影響30-32
• 3.1.5 當(dāng)量比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響32-33
• 3.2 當(dāng)量比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能的影響33-36
• 3.2.1 當(dāng)量比對(duì)排氣溫度的影響33
• 3.2.2 當(dāng)量比對(duì)NO_X排放的影響33-34
• 3.2.3 當(dāng)量比對(duì)HC排放的影響34-35
• 3.2.4 當(dāng)量比對(duì)CO排放的影響35-36
• 3.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒排放36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第四章 EGR對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響39-82
• 4.1 EGR對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響39-54
• 4.1.1 EGR對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能的影響40-46
• 4.1.2 EGR對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的影響46-50
• 4.1.3 EGR對(duì)天然氣排放性能的影響50-54
• 4.2 EGR組分對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放的影響規(guī)律54-80
• 4.2.1 CO_2對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響54-63
• 4.2.2 N_2對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響63-72
• 4.2.3 CO_2、N_2和Ar的對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響的對(duì)比72-80
• 4.3 本章小結(jié)80-82
• 第五章 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)電控噴射氫氣改善廢氣再循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能82-98
• 5.1 進(jìn)氣歧管噴射氫氣對(duì)EGR天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能的影響82-91
• 5.1.1 燃燒與經(jīng)濟(jì)性分析82-87
• 5.1.2 燃燒穩(wěn)定性87-91
• 5.2 進(jìn)氣歧管噴射氫氣對(duì)EGR天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能的影響91-93
• 5.3 氧化后處理對(duì)排放特性的影響93-95
• 5.4 協(xié)同優(yōu)化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的控制策略95-97
• 5.5 本章小結(jié)97-98
• 第六章 總結(jié)與展望98-100
• 6.1 本文總結(jié)98-99
• 6.2 展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104-105
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文105-107

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡海軍,周偉國,金穎;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用[J];城市公用事業(yè);2000年06期

2 程永陸;美國能源部撥款用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究開發(fā)[J];國外內(nèi)燃機(jī)車;2001年03期

3 宋鈞,黃震,張武高,周校平;車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用[J];天然氣工業(yè);2002年01期

4 田東恩;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用流程的改進(jìn)[J];油氣田地面工程;2003年01期

5 沈勇 ,王申;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在冷水機(jī)組上的應(yīng)用[J];節(jié)能;2003年10期

6 王申,沈勇;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在冷水機(jī)組上的應(yīng)用[J];能源工程;2003年04期

7 雷鳴;上柴T系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)[J];汽車研究與開發(fā);2004年03期

8 翟全良,肖漢忠;淺析天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的正確使用與維護(hù)[J];內(nèi)蒙古石油化工;2004年04期

9 劉凱,彭立新,邱霞;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī),新型綠色動(dòng)力[J];柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造;2005年02期

10 辛海升;趙斌;夏春雷;;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上的應(yīng)用[J];農(nóng)機(jī)化研究;2006年12期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程鵬;;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究與應(yīng)用[A];重慶汽車工程學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

2 柳楠;崔厚璽;叢蕾;;應(yīng)用模糊物元理論建立天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能狀態(tài)評(píng)價(jià)模型[A];2008年全國振動(dòng)工程及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十一屆全國設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 滕勤;左承基;;電控技術(shù)在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用[A];2004“安徽制造業(yè)發(fā)展”博士科技論壇論文集[C];2004年

4 朱和菊;黃海鵬;孟雪梅;;固定式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及潤滑要求[A];中國汽車工程學(xué)會(huì)汽車燃料與潤滑油分會(huì)第15屆年會(huì)論文集[C];2012年

5 萇轉(zhuǎn);周斌;邵曉杰;于超;;不同類型的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放特點(diǎn)[A];2007年汽車學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

6 李克新;;NQ140N單-CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)與試驗(yàn)[A];（2003）四川柴油/天然氣汽車技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

7 殷勇;馬凡華;饒如麟;;天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究[A];2006年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

8 張德福;張惠明;鄭清平;王昊宇;朱志強(qiáng);;電控噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)新型燃燒系統(tǒng)的研究[A];2007年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

9 陳萬應(yīng);董浩;;借用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)開發(fā)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)[A];中國土木工程學(xué)會(huì)城市燃?xì)夥謺?huì)壓縮天然氣專業(yè)委員會(huì)暨第一次年會(huì)論文集[C];2007年

10 成曉北;代素琴;程偉;吳家平;張思奇;;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃條件下點(diǎn)火提前角的優(yōu)化匹配試驗(yàn)分析[A];湖北省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 張銀炎;廣柴研制成功天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)[N];中國船舶報(bào);2008年

2 記者 王建梁;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)首次進(jìn)入863計(jì)劃[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

3 本報(bào)記者 趙三明;上柴動(dòng)力環(huán)保之旅落下帷幕[N];中國工業(yè)報(bào);2009年

4 記者 蒙平;“無錫造”天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)批量上市[N];無錫日?qǐng)?bào);2009年

5 ;一汽錫柴大型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)投入批量生產(chǎn)[N];中國工業(yè)報(bào);2009年

6 關(guān)尚宇;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)成新競爭點(diǎn)[N];中國工業(yè)報(bào);2009年

7 通訊員 陳燕　記者 嚴(yán)峻;錫柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)再展“低碳”魅力[N];中國工業(yè)報(bào);2010年

8 記者 王建梁;重汽研發(fā)成功天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

9 記者 過國忠 通訊員 陳燕;一汽錫柴加快開發(fā)大功率天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

10 任繼凱　傅偉;鉆井用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)獲突破[N];中國石化報(bào);2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 竇慧莉;電控噴射稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2006年

2 焦運(yùn)景;稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)[D];天津大學(xué);2009年

3 司鵬濵;滿足國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的研究[D];天津大學(xué);2009年

4 李樹生;高性能大功率天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)開發(fā)研究[D];山東大學(xué);2013年

5 張德福;低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2005年

6 余小草;燃燒邊界條件對(duì)車用重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放的影響[D];吉林大學(xué);2013年

7 楊立平;4SH-N天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程優(yōu)化及排放控制[D];吉林大學(xué);2008年

8 鄭清平;壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2006年

9 李娜;重型車用增壓中冷稀燃LNG發(fā)動(dòng)機(jī)性能研究[D];山東大學(xué);2013年

10 李智;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋熱負(fù)荷及冷卻水腔內(nèi)沸騰傳熱研究[D];華中科技大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙江雄;柴油引燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程三維仿真研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

2 任鵬飛;滿足國V排放的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略及性能研究[D];上海交通大學(xué);2013年

3 翟康;CNG發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能提升研究[D];西華大學(xué);2015年

4 敬啟建;渦輪增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放控制的試驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 汪源利;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)稀燃的數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析[D];華中科技大學(xué);2007年

6 張悅;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)催化器效率評(píng)價(jià)及低負(fù)荷時(shí)燃燒與排放研究[D];天津大學(xué);2008年

7 竇寶華;公交車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)國產(chǎn)化的層次分析法研究與規(guī)模化應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2010年

8 杜喜云;電控多點(diǎn)噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)[D];吉林大學(xué);2007年

9 李春節(jié);大馬力天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值模擬及分析[D];華中科技大學(xué);2009年

10 吳家平;天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];華中科技大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：875812