本文關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)燃燒和排放特性研究

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【摘要】：發(fā)動(dòng)機(jī)停車熄火是混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一,混合動(dòng)力汽車在運(yùn)行時(shí)會(huì)頻繁地起動(dòng)/停機(jī)�；旌蟿�(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是先由電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)快速拖動(dòng)至怠速轉(zhuǎn)速或高于怠速轉(zhuǎn)速然后再噴油點(diǎn)火,在起動(dòng)過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣道壓力的劇烈變化,起動(dòng)工況的瞬態(tài)特性十分突出,如果控制不當(dāng)極易造成燃燒和排放性能的惡化。此外,由于汽油燃料的層流火焰速度較慢,汽油機(jī)在低負(fù)荷及起動(dòng)瞬態(tài)工況中會(huì)有燃油經(jīng)濟(jì)性差,循環(huán)變動(dòng)大,有害排放高的問題。甲醇作為一種常見的代用燃料,由于其良好的燃燒和排放特性,在改善汽油機(jī)相應(yīng)工況運(yùn)行性能方面具有很大的應(yīng)用潛力。針對(duì)上述問題,本文基于快速原型開發(fā)系統(tǒng)搭建了旨在降低起動(dòng)轉(zhuǎn)速瞬態(tài)波動(dòng)的混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)控制算法,在一臺(tái)改造的甲醇汽油靈活燃料汽油機(jī)上研究了準(zhǔn)恒速起動(dòng)控制策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)起動(dòng)燃燒和排放特性的影響。為了確定準(zhǔn)恒速起動(dòng)的控制參數(shù),同時(shí)也為了探究甲醇對(duì)汽油機(jī)低負(fù)荷工況燃燒和排放特性的影響,首先進(jìn)行了甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速性能試驗(yàn)。研究結(jié)果表明,發(fā)動(dòng)機(jī)燃用甲醇時(shí)的指示熱效率在理論空燃比和稀燃工況下都比燃用汽油時(shí)高,并且隨著過量空氣系數(shù)的增大,呈現(xiàn)出單調(diào)遞增的變化趨勢(shì);甲醇有利于加快缸內(nèi)混合氣的燃燒速度,縮短火焰發(fā)展期和快速燃燒期;由于甲醇較快的層流火焰速度和較寬的稀燃界限,與汽油相比,發(fā)動(dòng)機(jī)燃用甲醇時(shí)的平均指示壓力的循環(huán)變動(dòng)系數(shù)較低,并且隨著過量空氣系數(shù)的增加也只是小幅增大;甲醇有助于降低發(fā)動(dòng)機(jī)怠速稀燃工況下的HC、CO和NOx排放;甲醇較好的怠速性能試驗(yàn)結(jié)果表明甲醇在改善準(zhǔn)恒速起動(dòng)燃燒和排放特性方面具有較大的應(yīng)用潛力。其次,研究了不同邊界條件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)首循環(huán)燃燒特性的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于進(jìn)氣壓力較低,燃油蒸發(fā)條件較好,高起動(dòng)轉(zhuǎn)速有利于在較少噴油量的情況下實(shí)現(xiàn)首循環(huán)成功著火,并且有利于降低首循環(huán)的峰值壓力和縮短火焰發(fā)展期和快速燃燒期;甲醇的分子擴(kuò)散速率和層流火焰速度比汽油快,因此在首循環(huán)噴射當(dāng)量比較小時(shí),甲醇有助于改善首循環(huán)的著火做功能力,縮短火焰發(fā)展期和快速燃燒期;進(jìn)氣門正時(shí)對(duì)首循環(huán)燃燒特性的影響主要體現(xiàn)在燃油的蒸發(fā)霧化能力和進(jìn)氣量?jī)蓚�(gè)方面:進(jìn)氣門延遲開啟時(shí),活塞處于下行狀態(tài),缸內(nèi)存在一定真空度,有利于燃油的霧化與擴(kuò)撒,而進(jìn)氣門提前開啟則會(huì)使得首循環(huán)的進(jìn)氣量增加,缸內(nèi)燃燒速度增快,峰值壓力增大。最后,針對(duì)混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)恒速起動(dòng)策略能夠顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速超調(diào)和缸內(nèi)燃燒峰值壓力,縮短混合氣濃度向理論空燃比的過渡時(shí)間,并且有助于降低HC、CO和NOx排放;高起動(dòng)轉(zhuǎn)速有利于降低準(zhǔn)恒速起動(dòng)過程的轉(zhuǎn)速波動(dòng),減少HC和NOx排放,但不同轉(zhuǎn)速起動(dòng)時(shí)的CO排放并沒有表現(xiàn)出明顯的差異;由于甲醇較好的混合氣形成特性和較快的層流火焰速度,發(fā)動(dòng)機(jī)燃用甲醇起動(dòng)時(shí)燃燒穩(wěn)定性提高,各循環(huán)的能量消耗降低,HC、CO和NOx排放減少;首循環(huán)噴油量對(duì)起動(dòng)階段后續(xù)循環(huán)混合氣濃度的影響主要集中在前5循環(huán)。通過對(duì)前5循環(huán)采用基于循環(huán)的稀燃噴油優(yōu)化策略后,試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速超調(diào)值降低,HC排放減少。
【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 準(zhǔn)恒速起動(dòng) 甲醇 燃燒 排放
【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)】：U469.7;U464
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 物理量名稱及符號(hào)表8-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 引言13-14
• 1.2 混合動(dòng)力汽車研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 混合動(dòng)力汽車分類14-16
• 1.2.2 混合動(dòng)力汽車頻繁起/停特性16-18
• 1.2.3 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性18-20
• 1.3 汽油機(jī)起動(dòng)工況研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 汽油機(jī)起動(dòng)工況概述20
• 1.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬態(tài)燃燒和排放研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.3 混合動(dòng)力汽車汽油機(jī)起動(dòng)主要問題22-24
• 1.4 甲醇代用燃料研究現(xiàn)狀24-27
• 1.4.1 甲醇汽油燃料的理化特性24-25
• 1.4.2 甲醇汽油燃料在點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)上的研究現(xiàn)狀25-27
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容27-29
• 第2章 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)29-41
• 2.1 甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)29-32
• 2.1.1 甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)架29-30
• 2.1.2 甲醇汽油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)30-31
• 2.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫控制系統(tǒng)31-32
• 2.2 基于循環(huán)的準(zhǔn)恒速起動(dòng)及怠速閉環(huán)控制算法32-34
• 2.2.1 基于循環(huán)的準(zhǔn)恒速起動(dòng)控制算法32-33
• 2.2.2 甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制算法33-34
• 2.3 準(zhǔn)恒速起動(dòng)控制策略的設(shè)計(jì)34-36
• 2.3.1 怠速閥控制策略34-35
• 2.3.2 噴油控制策略35-36
• 2.3.3 點(diǎn)火控制策略36
• 2.4 測(cè)試系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析方法36-40
• 2.4.1 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)36-38
• 2.4.2 噴油嘴流量特性標(biāo)定38-39
• 2.4.3 缸壓數(shù)據(jù)分析方法39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速性能試驗(yàn)研究41-51
• 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速性能試驗(yàn)41-42
• 3.2 試驗(yàn)方案42
• 3.3 甲醇/汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況經(jīng)濟(jì)性分析42-44
• 3.4 甲醇/汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況燃燒過程分析44-47
• 3.4.1 放熱率分析44-45
• 3.4.2 燃燒過程分析45-46
• 3.4.3 循環(huán)變動(dòng)分析46-47
• 3.5 甲醇/汽油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況排放分析47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 準(zhǔn)恒速起動(dòng)首循環(huán)燃燒特性研究51-65
• 4.1 首循環(huán)空燃比測(cè)量51-53
• 4.1.1 首循環(huán)空燃比測(cè)量方法51-52
• 4.1.2 首循環(huán)進(jìn)氣量標(biāo)定52-53
• 4.1.3 首循環(huán)過量空氣系數(shù)的計(jì)算53
• 4.2 起動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)首循環(huán)燃燒特性的影響53-58
• 4.2.1 起動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)首循環(huán)燃燒壓力的影響53-57
• 4.2.2 起動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)首循環(huán)燃燒過程的影響57-58
• 4.3 甲醇對(duì)首循環(huán)燃燒特性的影響58-61
• 4.3.1 甲醇對(duì)首循環(huán)燃燒壓力的影響58-60
• 4.3.2 甲醇對(duì)首循環(huán)燃燒過程的影響60-61
• 4.4 進(jìn)氣門正時(shí)對(duì)首循環(huán)燃燒特性的影響61-63
• 4.4.1 進(jìn)氣門正時(shí)對(duì)首循環(huán)燃燒壓力的影響61-63
• 4.4.2 進(jìn)氣門正時(shí)對(duì)首循環(huán)燃燒過程的影響63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)恒速起動(dòng)特性研究65-87
• 5.1 準(zhǔn)恒速起動(dòng)策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的影響65-72
• 5.1.1 準(zhǔn)恒速起動(dòng)策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的影響65-67
• 5.1.2 準(zhǔn)恒速起動(dòng)策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃燒特性的影響67-70
• 5.1.3 準(zhǔn)恒速起動(dòng)策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)排放特性的影響70-72
• 5.2 拖動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)準(zhǔn)恒速起動(dòng)過程特性的影響72-77
• 5.2.1 拖動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)起動(dòng)過程燃燒特性的影響72-73
• 5.2.2 拖動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)起動(dòng)過程轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響73-74
• 5.2.3 拖動(dòng)轉(zhuǎn)速對(duì)起動(dòng)過程排放特性的影響74-77
• 5.3 甲醇對(duì)準(zhǔn)恒速起動(dòng)過程特性的影響77-81
• 5.3.1 甲醇對(duì)起動(dòng)過程燃燒特性的影響77-78
• 5.3.2 甲醇對(duì)起動(dòng)過程能量消耗的影響78-80
• 5.3.3 甲醇對(duì)起動(dòng)過程排放特性的影響80-81
• 5.4 基于循環(huán)的起動(dòng)噴油控制策略81-84
• 5.4.1 首循環(huán)噴油量對(duì)后續(xù)循環(huán)的影響81-82
• 5.4.2 基于單個(gè)循環(huán)噴油量的調(diào)節(jié)對(duì)燃燒性能的影響82-83
• 5.4.3 基于多循環(huán)的噴油策略優(yōu)化83-84
• 5.5 本章小結(jié)84-87
• 結(jié)論與展望87-89
• 結(jié)論87
• 展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果95-97
• 致謝97

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本文編號(hào)：561133