【摘要】：隨著汽車保有量的增大,GDI發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放高的問題日益凸顯,從保護(hù)環(huán)境和滿足排放法規(guī)的要求出發(fā),降低GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物排放刻不容緩。本文將重整氣缸內(nèi)直噴和復(fù)合噴射策略相結(jié)合,通過大量的臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和微粒排放特性進(jìn)行研究。試驗(yàn)過程中采用了三種噴射策略,分別是汽油缸內(nèi)直噴(GDI)、汽油氣道噴射結(jié)合汽油缸內(nèi)直噴(PGDI)和汽油氣道噴射結(jié)合重整氣缸內(nèi)直噴(PSDI)。通過直接對(duì)比三種噴射策略下發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和微粒排放特性的改變,探究重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射策略降低發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放的潛力和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在相同硬件結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)上直接對(duì)比三種噴射策略可以避免外界條件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾,集中的試驗(yàn)測(cè)量也可以減少時(shí)間跨度對(duì)結(jié)果的影響。本文首先研究了重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射對(duì)缸內(nèi)燃燒和常規(guī)氣體排放的影響,分析過程中,選擇過量空氣系數(shù)、點(diǎn)火時(shí)刻和缸內(nèi)噴射壓力作為主要的研究參數(shù),整體分析過程中采用單一變量法。這部分的研究內(nèi)容主要包含重整氣缸內(nèi)直噴結(jié)合復(fù)合噴射對(duì)缸內(nèi)燃燒狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和循環(huán)變動(dòng)以及常規(guī)氣體排放的影響,缸內(nèi)燃燒狀態(tài)的結(jié)論作為接下來微粒排放特性的理論基礎(chǔ)。隨后,在相同的試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放特性進(jìn)行研究。對(duì)于微粒特性的研究分為兩部分,第一部分研究控制參數(shù)對(duì)各類型微�？倲�(shù)的影響,第二部分研究控制參數(shù)對(duì)具體粒徑分布的影響。為了拓寬研究范圍,得到綜合性的規(guī)律,后續(xù)又研究了不同工況點(diǎn)和不同噴油分配比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放特性的影響。通過大量的臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和微粒排放特性進(jìn)行研究,得到不同噴射策略下發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)各控制參數(shù)的敏感程度,進(jìn)而制定降低發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放的高效合理控制策略。研究過程中獲得了如下的主要結(jié)論:1.發(fā)動(dòng)機(jī)采用PSDI模式燃燒速度會(huì)明顯加快,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓峰值、最大放熱率和缸內(nèi)最高溫度都得到明顯提高,且峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻均最早。PSDI模式下發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性最大,循環(huán)變動(dòng)最小,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率最高,并且混合氣越稀時(shí),PSDI模式對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升越明顯。2.PSDI模式下CO和HC排放均處于較低水平,對(duì)于每種控制參數(shù)都不敏感。由于缸內(nèi)的溫度較高,PSDI模式的NOX排放最高。由于重整氣缸內(nèi)直噴明顯增加了燃燒穩(wěn)定性和發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃性能,可以采用較大的EGR率和發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)來有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOX排放。3.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻固定時(shí)(15°CA BTDC),隨著過量空氣系數(shù)增加,GDI模式和PGDI模式下微粒從整體上呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。PSDI模式在小負(fù)荷工況時(shí),微�？倲�(shù)隨過量空氣系數(shù)的增加而下降;在大負(fù)荷工況時(shí),隨著過量空氣系數(shù)增加,微粒總數(shù)表現(xiàn)為先增后降的趨勢(shì),在λ=1.4時(shí)達(dá)到峰值。4.隨著點(diǎn)火時(shí)刻的提前,三種噴射模式的微粒排放表現(xiàn)出了不同的規(guī)律。對(duì)于GDI模式,隨著點(diǎn)火的提前,微�？倲�(shù)呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì),在最佳點(diǎn)火時(shí)刻(MBT)達(dá)到最小值。對(duì)于PGDI模式,在三種工況下,不同的點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)微粒排放的影響很小,沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。對(duì)于PSDI模式,隨著點(diǎn)火的提前,微�？倲�(shù)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì),在最佳點(diǎn)火時(shí)刻(MBT)達(dá)到最大值。5.隨著缸內(nèi)噴射壓力的增大,微粒數(shù)量逐漸減少。當(dāng)PSDI模式采用5 MPa的噴射壓力時(shí),缸內(nèi)的微粒數(shù)量已經(jīng)處于極低水平了,明顯低于GDI模式和PGDI模式采用7 MPa的噴射壓力時(shí)的微粒數(shù)量。這說明,PSDI模式對(duì)缸內(nèi)噴射壓力的要求更小,采用較小的噴射壓力即可明顯降低微粒數(shù)量。6.PSDI模式在中小負(fù)荷時(shí)可以明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放,在大負(fù)荷時(shí)降低效果下降,甚至出現(xiàn)了微�？倲�(shù)高于PGDI模式的情況。為了盡可能的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的微粒排放,可以在中小負(fù)荷時(shí)采用PSDI模式,在大負(fù)荷時(shí)采用PGDI模式。7.當(dāng)缸內(nèi)的混合氣過量空氣系數(shù)較小時(shí),改變噴油分配比例可以有效地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物排放;當(dāng)混合氣過量空氣系數(shù)較大時(shí),噴油分配比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物排放的影響很小。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464
【圖文】：

第 1 章 緒論1 引言隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國汽車保有量呈現(xiàn)持續(xù)上。截止 2017 年底，我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá) 3.1 億輛，其中汽車 2.17 億輛，具體圖 1.1 所示[1]。2017 年在公安交通管理部門新注冊(cè)登記的機(jī)動(dòng)車達(dá)到 3352 萬中新注冊(cè)登記汽車 2813 萬輛，均創(chuàng)歷史新高。另外，汽車占機(jī)動(dòng)車的比率持，近五年占比從 54.93%提高至 70.17%，已成為機(jī)動(dòng)車構(gòu)成主體。圖 1.1 展示汽車保有量的變化趨勢(shì)，高速穩(wěn)定持續(xù)增加的汽車保有量表明汽車真正走進(jìn)萬戶，已經(jīng)是人們生活不可分割的一部分[2]。

圖 1.2 2017 年底汽車保有量超過 200 萬的具體城市大氣污染問題已經(jīng)得到了政府的重視，2017 年《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（大氣十條）一期目標(biāo)基本完成，具體治理效果見圖 1.3，圖中綠色區(qū)域?yàn)橥雀纳剖》�，綠色越深改善程度越大，紅色為同比反彈省份。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉耀武;嚴(yán)祥安;任博權(quán);段寶睿;;西安地區(qū)霧霾對(duì)太陽輻射量的影響研究[J];湖北工程學(xué)院學(xué)報(bào);2017年06期

本文編號(hào)：2717865