一、车用汽油机实现稀薄燃烧的技术措施(论文文献综述)
李冠廷[1](2021)在《喷射策略对氢气/汽油双燃料发动机燃烧与排放影响研究》文中研究表明随着汽车产业的不断发展,追求节能减排的新型发动机成为汽车行业的重中之重。尤其是随着石油资源的逐渐枯竭,寻找替代燃料,减少燃油的消耗,减少排放和提升发动机热效率成为新型汽车发动机的发展方向。本文结合国家自然科学基金项目在传统汽油机的基础上进行改造,运用进气道喷射汽油,缸内直喷氢气的喷射方式,加上多次喷射的技术,配合3D仿真软件CONVERGE,对氢气/汽油双燃料发动机的燃烧和排放性能及其机理进行了研究。本文改造了一台直列四缸四冲程复合喷射点燃发动机,将发动机的高压喷射管路连接在自建的高压氢气供给系统上,使发动机实现了进气道喷汽油加缸内直喷氢气的喷射模式。通过利用d SPACE快速原型系统搭建了控制系统,实现了发动机的喷油、点火等参数的控制,并实现了二次氢气喷射。在试验台架中,搭建了大量的传感器,来控制和监控发动机的运转参数,使发动机可以运行在预想的工况之上,并可以实时测量其燃烧和排放性能。同时本文针对发动机在CONVERGE软件上搭建了发动机仿真模型,在试验研究的基础上,运用仿真研究对缸内氢气分层状态对发动机燃烧和排放性能影响的内在机理进行研究。本文的研究主要分为四种喷射模式,即纯汽油模式(进气道汽油喷射),单次分层氢气模式(进气道汽油喷射+单次分层缸内直喷氢气),均质氢气模式(进气道汽油喷射+单次均质缸内直喷氢气)以及二次分层氢气模式(进气道汽油喷射+二次分层缸内直喷氢气)。不同的喷射模式可以通过不同的喷射策略形成不同的发动机缸内氢气分层状态,从而影响发动机的燃烧和排放性能。研究的主要结论如下:(1)通过三维仿真研究发现,单次氢气喷射所能形成的发动机缸内氢气分层状态具有很大限制。较早的喷氢时刻下,发动机缸内氢气较为均匀缺少火花塞周围的氢气浓区,不能很好地加速发动机的点火和燃烧过程。而较晚的喷氢时刻会使氢气集中在发动机缸内的小部分区域,通过调整发动机喷氢时刻,可以使发动机内氢气集中于火花塞周围使发动机的燃烧特性获得提升,但此时由于氢气集中于小部分区域,不能再有效减少HC排放,又由于氢气过于集中导致发动机局部燃烧温度过高产生大量的NOX排放。所以单次氢气喷射下,由于喷氢时刻的限制,发动机的燃烧性能和排放性能不能同时达到最优值。(2)为了解决单次氢气喷射下发动机缸内氢气分层状态的不足,本文提出了二次氢气喷射的喷射模式。二次氢气喷射可以使用两次氢气喷射,借助两次喷射比例和两次喷射时刻的变化,有效组织发动机缸内氢气分层状态,尽最大可能优化发动机的燃烧和排放性能。二次氢气喷射模式下,第一次氢气喷射可以在整个缸内形成相对均匀的氢气分布用来减少排放,而第二次氢气喷射会在火花塞周围形成氢气浓区来强化发动机的点火和燃烧速度,从而兼顾发动机的燃烧和排放性能。(3)二次分层氢气模式下,发动机的有效热效率略高于单次分层氢气模式和均质氢气模式,排放性能介于单次分层氢气与均质氢气模式之间。这是由于二次分层氢气模式通过合理组织发动机缸内氢气分层状态,使氢气可以发挥最大效果持续加速发动机整个燃烧过程,使发动机有效热效率进一步提升。同时由于缸壁周围氢气浓度较单次分层氢气模式增加,发动机的HC排放减少;氢气分布较单次分层氢气模式也更为均匀,不再有局部的高温区域,发动机的NOX排放也随之减少。(4)氢气的加入可以极大的拓展发动机的稀燃极限。在本文工况下,发动机稀燃极限下的过量空气系数在氢气加入后,从1.5增加到了2.8至3左右。不同喷氢模式的稀燃极限略有差异,单次分层氢气模式的稀燃极限最高。随着过量空气系数的不断上升,最佳有效热效率对应的喷氢模式从二次分层氢气模式逐渐转变为单次分层氢气模式。这是由于随着过量空气系数的不断上升,发动机越加需要更多的氢气稳定和加速点火过程。同时随着过量空气系数的不断上升,发动机的排放性能也有所提高。(5)随着发动机不同运转参数的变化,二次分层氢气模式均能应用多变的喷氢策略,改变两次喷射比例和喷射时刻来保证发动机缸内氢气分层状态满足不同的需求。在稀燃工况下,二次分层氢气模式可以不断增加第二次氢气喷射的喷射比例,保证发动机点火的稳定性。随着喷氢压力的增加,二次分层氢气模式可以减少第二次氢气喷射的喷射比例,应用更加集中的氢气保证发动机的点火性能,并用更多的氢气加速后续的发动机燃烧过程。(6)氢气对发动机燃烧和排放的改善随着发动机转速和负荷的不断上升不断减少。氢气的加入可以使汽油机燃烧速度变快,燃烧温度变高,燃烧稳定性增强。但当发动机工况从小转速小负荷向高转速大负荷转变时,汽油机本身的燃烧速度、燃烧温度和燃烧稳定性都会随之提升。所以氢气对于发动机小转速小负荷下的改善更为明显。(7)本文的研究旨在在发动机各个工况下,通过发动机喷射策略的改变使发动机的燃烧和排放均得到优化。随着发动机不同工况的改变,发动机的各种氢气喷射模式各有利弊。在稀燃工况下,单次分层氢气模式的有效热效率最高;在常规工况下,二次分层氢气模式的有效热效率最高;在全负荷工况下,均质氢气模式的排放性能最佳。通过合理的标定和控制,发动机可通过喷射策略的调整在整个工况下完成效率和排放的优化。
郭建鲁[2](2021)在《高能点火耦合EGR对天然气发动机性能影响研究》文中提出天然气发动机因其燃料储量丰富,价格低廉备受关注。为满足愈加严格的国Ⅵ排放法规要求,可使用三效催化转化器的当量燃烧天然气发动机成为目前天然气发动机的主流产品,但当量燃烧天然气发动机存在热负荷高和燃油经济性差等缺点。本文为改善上述缺点,以6缸四冲程涡轮增压当量点燃式天然气发动机为研究对象,以发动机台架试验与模拟计算为研究方法,采用EGR和点火能量相耦合的研究策略,探讨了不同点火能量和点火能量耦合EGR时当量天然气发动机的性能变化;另外,研究了点火能量对当量天然气发动机EGR耐受性的影响。通过开展点火能量对当量燃烧天然气发动机性能的影响研究可以发现:点火能量的影响程度与发动机工况和点火能量范围均有关。小负荷工况点火能量的积极作用有限,中高负荷和全负荷工况下点火能量影响显着;点火能量高于96 m J时改善作用明显,低于96 m J作用有限。试验工况点下,提高点火能量均可以优化当量下缸内燃烧过程,使火焰传播速率加快,滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧稳定性提高,发动机动力性和经济性提高;同时点火能量提高导致缸内温度的升高会造成NOx排放的增加和排温的降低,但点火能量对THC排放的影响甚微。基于缸内微观场分析探讨点火能量的影响机制,研究表明提高点火能量可以促进火核成长初期火焰的传播,但随着燃烧的进行点火能量对火焰传播速率的影响逐渐减弱,宏观上体现在点火能量对燃烧始点、燃烧重心、燃烧终了的提前幅度逐渐递减。通过开展点火能量耦合EGR对当量燃烧天然气发动机性能的影响研究可以发现:提高EGR率使缸温峰值和NOx排放都降低,而且EGR会抑制缸内的燃烧,使燃烧稳定性变差,动力性、经济性降低,THC排放和排温升高。根据对点火能量耦合EGR时缸内燃烧过程的分析可得,提高点火能量可以有效补偿EGR对燃烧的劣化作用,使高EGR率下的缸内燃烧状况达到甚至超过低EGR率时的水平,同时改善高EGR率下的燃烧稳定性;从微观场也可以看出,高点火能量可以优化高EGR率下火核成长初期内的火焰传播,并且对火核成长初期的优化效果会影响由化学反应放热支持的燃烧阶段。点火能量对高EGR率下燃烧过程的优化作用造成在高EGR率下发动机依旧可以实现与原机相同或者更高的转矩输出和燃油经济性。并且,由于EGR对THC、NOx排放的影响高于点火能量,在高EGR率下使用高点火能量改善燃烧的同时,依旧可以实现比原机更低的NOx排放,但点火能量不能解决高EGR率下THC排放高的问题;而且高EGR率下提高点火能量可以实现比原机状态更低的排气温度。最后,以循环变动系数作为判断发动机工作稳定性的指标,发现通过点火能量耦合EGR的方式可以提高发动机EGR耐受度,同时在高EGR率匹配高点火能量下获得了比原机各方面更优的性能表现,既改善了发动机的动力性、经济性和燃烧稳定性,同时在对发动机热负荷影响不大的前提下,又大幅降低NOx排放和排气温度。
商震[3](2021)在《基于氢气缸内直喷的正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧及排放特性研究》文中指出在化石能源消耗和大气污染问题所给予汽车行业双重压力的背景下,以现有高效、低污染的燃烧技术为基础,应用清洁、可持续的替代燃料已逐渐成为改进传统点燃式发动机的又一发展趋势。本文依据对丁醇和氢气燃料理化性质的分析(本文所述丁醇为正丁醇),基于复合喷射燃烧技术,通过在丁醇/汽油试验研究的基础上提出了一种新的燃烧控制策略:氢气(气体辅助燃料)缸内直喷结合丁醇/汽油(主体做功燃料)进气道喷射的复合喷射模式。针对提出的燃烧模式,本文又利用试验的手段对其燃烧和排放特性进行了广泛研究及多角度评价,以期将复合喷射的技术路线与不同燃料理化特性的各自优势充分结合,探寻合理的氢气缸内直喷策略,使丁醇/汽油混合燃料替代纯汽油成为一种能减少化石能源消耗、获得良好燃烧表现并降低尾气排放的有效且可实施的方法。本文开展的主要研究工作及所获结论如下:首先,搭建了丁醇/汽油复合喷射发动机的试验测控平台,通过试验手段探究了不同丁醇/汽油掺混比例及直喷燃油分配比例对发动机缸内燃烧状态和排放物生成水平的影响规律。结果表明,在最优丁醇/汽油燃料配比的基础上,结合复合喷射技术是进一步提升其在中小负荷工况下平均有效压力,缩短火焰发展期和快速燃烧期,提高缸压峰值和放热率峰值,并显着降低HC、CO排放及微粒总数量浓度的有效方法。在试验工况范围内,25%掺醇比配合20%缸内直喷比的丁醇/汽油复合喷射策略获得了最佳的燃烧性能。其次,在发动机测控平台上加装了独立的氢气缸内直喷供给系统,以实现进气道喷射丁醇/汽油、缸内直喷氢气的复合喷射模式,重点定量研究了中低速、中小负荷不同工况下喷氢策略对缸内混合气分布状态影响规律,及其对丁醇/汽油发动机燃烧和排放特性的改善作用。结果表明,压缩冲程直接喷入缸内的氢气会在燃烧室内形成以火花塞为中心富集、向外逐渐由浓到稀的分层分布状态;再加之氢气具有点火能量低、火焰传播速度快等理化特性,有效保证了丁醇/汽油混合气的稳定点火和集中燃烧。进一步的,喷氢时刻和喷氢压力共同决定了氢气在燃烧室内形成的分层质量,在燃料配比和每循环总热量不变的前提下,合理的喷氢策略才能充分发挥氢气缸内直喷的引燃、助燃特性,显着提高发动机的动力性并降低其排放。此外,氢气的分布状态也易受到来自缸内流场变化的作用,不同转速和负荷的工况下都会有不同的最佳喷氢策略与之配合,并且掺氢在低转速、小负荷工况下对燃烧性能的改善效果更为显着。再次,为更加全面、综合地分析氢气缸内直喷结合丁醇/汽油复合喷射模式下氢气和丁醇的协同作用,探究了不同丁醇/汽油掺混比下发动机燃烧及排放特性随掺氢比的变化规律。单独对掺氢的作用分析可知,丁醇/汽油燃料发动机燃烧性能的提升主要体现在掺氢与否,而对掺氢比例的敏感度相对较低。对丁醇和氢气的协同作用分析可知,在低掺醇比条件下,少量掺醇后层流火焰传播速度的提高等与氢气相似的促进作用会相对减弱氢气的提升效果;而在较高掺醇比条件下,继续提升掺氢比以抵消丁醇带来的较为严重的低饱和蒸汽压及高汽化潜热的负面影响,仍能进一步提高丁醇/汽油发动机的动力性及经济性。这也表明氢气缸内直喷对较大掺醇比的丁醇/汽油改善效果更加明显,是扩大发动机对丁醇的耐受度的有效方法之一。最后,在前述合理直喷策略和喷氢策略的基础上,继续探究了不同过量空气系数下丁醇/汽油复合喷射模式及氢气缸内直喷结合丁醇/汽油复合喷射模式对发动机稀燃特性的影响规律,从而进一步发掘提升丁醇/汽油发动机热效率、降低排放的潜能。结果表明,采用复合喷射技术或氢气辅助燃料均可有效降低火焰核心受周围混合气浓度变动以及缸内气流运动变化的干扰程度,弥补丁醇/汽油稀混合气火焰核心不稳定、形成时间长,燃烧进程不均匀等问题,明显改善丁醇/汽油的稀燃稳定性,降低CoVpmi(平均指示压力循环变动系数)并大幅拓宽稀燃极限。进一步的,在过量空气系数为1.2时的氢气缸内直喷结合丁醇/汽油复合喷射模式能够在平均有效压力基本不变的前提下显着提升有效热效率,并大幅降低HC、CO排放及微粒总数量浓度。因此可以采用稀薄燃烧结合氢气缸内直喷在保证动力性的前提下作为进一步提升丁醇/汽油发动机热效率,改善燃油经济性及排放特性的有效控制策略。
张宇[4](2020)在《基于EGR和LB的汽油机国六排放控制技术研究》文中进行了进一步梳理目前国内汽车尾气污染物的浓度和排放影响范围主要介于0.3米-2米之间(进入人体的主要器官和呼吸通道的范围),尾气污染对人类的健康和环境的损害非常严重。发动机废气再循环燃烧技术能有效提高燃烧混合气的质量分数和燃油经济性,稀薄燃烧(LB)技术能使发动机中汽油和氧气的质量百分比达到1:25,从而有效提高燃烧性能。将废气再循环燃烧技术和稀薄燃烧技术相结合,可以充分发挥两者优势,有效减少汽油发动机发生爆燃现象的机率,达到降低氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)以及碳氢化物(HC)等不完全燃烧化合物排放浓度的目的,提高汽油发动机的燃烧质量和燃烧效率。本课题的研究目标就是通过精确控制将稀薄燃烧技术与发动机废气再循环技术有机结合,为提升汽油发动机排放性能奠定技术基础。具体研究内容如下:(1)分析汽油机排放控制的研究现状和发展前景,对比几种常用汽油机尾气排放控制技术的适用场合及优缺点,进而制定出了一种方法,该方法将稀薄燃烧技术与发动机废气再循环有机结合,能够合理控制不同工况下废气再循环量。建立了以DSP(数字信号处理)处理器为控制核心的发动机电子控制系统模块,依据电子传感器采集到的工况参数,准确判别并自动调节相关EGR阀的开度,实现再循环废气量的精准调节。(2)建立汽油发动机进气系统数学模型,开展空燃比优化分析。基于发动机的进气循环状态和排放量均值,建立发动机进气系统数学模型,研究进气歧管内部的压力和温度变化规律,分析进气状态的热力学特性。使用GT-Power软件对建立的汽油机进排气系统模型的结构和参数进行模拟仿真和验证,通过结果显示,模型精度整体较佳,能够充分反映汽油发动机的排放控制性能。(3)基于粒子群控制算法对常规的PID控制器进行优化和技术改进。选取节气门的开度、发动机的转速和空燃比的数值作为发动机燃烧控制的输入量,对影响发动机运行状态和性能参数的数据输入进行了合理的约束和限制。基于MATLAB软件平台对发动机的燃烧性能进行了仿真实验,结果表明汽油发动机废气排放和油耗明显下降,验证了发动机尾气净化方案的准确性、有效性、可行性。(4)采用双怠速和稳态工况(瞬态工况)法对实验样车进行了台架试验。所选用汽油发动机排量1.8L,试验样车排放检测结果显示,基于EGR和LB技术的发动机燃烧精确控制,所测排气成分中CO(ppm)、HC(ppm)、NOx(ppm)、CO2(%)均较之前明显下降,达到了国六排放标准。
李翔[5](2020)在《船用预燃室式天然气发动机射流火焰和燃烧特性的研究》文中指出天然气发动机的技术发展能有效促进国家能源结构调整和节能减排目标在船舶动力领域的实现,有利于解决我国能源供应安全、生态环境保护的双重问题。国外主机厂已相继成功开发出大功率高性能天然气发动机,其特点是采用稀薄燃烧、空燃比控制等关键技术。类型主要是以预燃室点火为特点的纯天然气发动机,以及以柴油微喷引燃为特点的双燃料发动机。国内的研究主要集中在小缸径车用及重载天然气发动机领域,在预燃室射流火焰及稀薄燃烧特性方面的基础和应用研究都偏少。这些研究成果不能有效支撑大缸径高性能天然气发动机的研发,因此亟需开展相关研究。本文以采用独立供气预燃室点燃式的8M23G船用大功率天然气发动机为研究对象。首先通过可视化试验对比分析了独立供气预燃室点燃式和火花塞直接点燃式对火焰传播的影响。分别以定容弹和发动机为边界开展CFD数值计算,针对过量空气系数和初始压力,对预燃室射流火焰形成和发展的影响规律和原因进行了深入分析。研究结果表明,独立供气预燃室点燃式形成的多个近似“球形”的射流火焰拥有更大的火焰接触面积,因此在稀薄燃烧下对促进火焰快速传播有明显优势。当预燃室过量空气系数较低时,射流火焰形成较早、传播速度也相对较快。较低的主燃室过量空气系数也有利于促进射流火焰的快速发展。进而以预燃室过量空气系数、主燃室过量空气系数、点火正时和燃/空压差四个参数为变量,对8M23G天然气发动机的稀薄燃烧特性进行试验研究。发现预燃室过量空气系数变化对燃烧特性的影响规律与可视化试验基本一致。在本文的试验方案范围内,当预燃室过量空气系数较低时,由于射流火焰形成较早、发展较快,因此滞燃期和燃烧持续期相对较短,燃烧循环变动相对较小,排气温度也相对偏低,但是爆发压力和最大压力升高率会相对偏高。这种特性有助于将8M23G的稀薄极限拓展至2.0以上。主燃室过量空气系数对燃烧特性也有较为显着的影响,大体上呈现随着过量空气系数降低,爆发压力和排气温度升高、滞燃期和燃烧持续期缩短、CA50提前、最大压力升高率升高,以及爆发压力循环变动与指示压力循环变动降低的趋势。尽管如此,在个别工况和试验方案下存在影响规律不显着、存在拐点,或者与点火正时存在交互作用。点火正时则主要对爆发压力、滞燃期、CA50以及最大压力升高率有较为显着的影响,且影响也较为单调线性,即随着点火正时的提前,滞燃期缩短、CA50提前、最大压力升高率和爆发压力增大。燃/空压差对燃烧特性的影响主要表现在低工况,随着燃/空压差增大,燃烧放热过程趋缓、最大压力升高率降低、爆发压力循环变动升高,同时爆发压力降低、排气温度升高。在此基础上借助实验设计方法,以主燃室过量空气系数和点火正时为变量,针对滞燃期、CA50、燃烧持续期、最大压力升高率和燃烧循环变动等因变量开展主效应和帕累托分析,得到量化的影响权重和规律。得出主燃室过量空气系数是影响燃烧持续期、最大压力升高率和燃烧循环变动权重相对较大的变量,并对个别工况下也造成拐点的原因进行了分析。相比之下,点火正时主要对滞燃期、CA50、爆发压力和最大压力升高率有较为明显且单调线性的影响。在获得影响权重和量化规律的基础上,聚焦主燃室过量空气系数和点火正时这两个变量,通过选择并搭建Kriging近似模型,开展基于模型的燃烧特性优化分析。结合针对预燃室过量空气系数和燃/空压差的研究成果,设计出满足经济性要求,同时兼顾可靠性和排放性的燃烧特性优化方案。试验验证表明,基于试验数据构建的Kriging近似模型可以较为准确地反映发动机燃烧特性的主要规律。利用该模型开展燃烧特性多目标优化,可以指导8M23G实现各项性能指标,台架实测热效率达到42.8%。同时也说明这套设计燃烧特性优化方案的方法是有效的。该方法适用于燃烧特性较为复杂、影响或限制因素较多的情况,具有较高的工程应用价值。
刘泽[6](2020)在《CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究》文中进行了进一步梳理压缩天然气(CNG)由于其良好的燃料特性目前已经被视为最为成熟的车用替代燃料。压缩天然气是一种清洁燃料,理论上与氧气完全燃烧之后只产生CO2和水,作为掺混燃料加入到传统汽油机中具有明显的减排优势。通过CNG缸内直喷的方式,实现CNG的精准控制,拓宽稀燃界限,同时即可以有效避免进气道喷射带来的回火和降低充气效率等问题,又能够通过组织混合气分层提高燃烧性能。CNG缸内直喷(NDI)和汽油进气道喷射(GPI)的复合喷射模式是减少传统汽油机排放,提高性能的有效方式。本文采用CNG/汽油复合喷射的方式,探究了在化学计量空燃比以及稀燃条件下内燃机燃烧和排放的变化。主要工作内容及研究结论如下:1、搭建了CNG高压直喷,汽油进气道喷射的复合喷射系统,基于dSAPCE控制平台实现了CNG和汽油的精准喷射。缸内形成高压CNG在火花塞处富集,汽油混合气在外围分布的分层混合气。对内燃机控制软件进行调试,实现过量空气系数,直喷时刻,点火时刻,进气歧管压力等参数的灵活控制,保证实验的顺利进行。实验证明,化学计量空燃比下,不同CNG掺混比时直喷时刻为120°CA BTDC时的内燃机燃烧性能最好。2、研究了化学计量空燃比下内燃机在不同工况时CNG直喷射比对内燃机燃烧性能的影响。在不改变缸内输入总能量的前提下,直喷20%的CNG时,不同工况下都获得了最好的燃烧性能。但此时更有利于提升低速小负荷下燃烧性能。与传统PFI汽油机相比,合理的GPI+NDI模式进一步的降低了CO,HC,NOx的排放。特别的,对微粒个数的减少效果是巨大的。3、以低速小负荷下C20为例,研究了CNG直喷时刻和点火提前角的配合关系对内燃机燃烧和排放性能的影响。当采用120°CA BTDC和15°CA BTDC为直喷时刻和点火时刻时,内燃机扭矩最大,实现了最大的扭矩输出,最小的BSFC和最高的有效热效率。在掺混比和总能量不变的前提下,HC和NOx排放主要取决于点火时刻的改变,但微粒个数依赖于合理的直喷和点火策略。4、研究了CNG直喷策略对内燃机稀燃条件下燃烧性能的影响。当λ达到1.4时,纯汽油混合气已经无法组织稳定的燃烧,在保证缸内输入总能量不变的前提下,通过喷射适量CNG在火花塞处富集,CNG宽广的稀燃界限保证了混合气被点燃之后稳定的燃烧和火焰传播,火焰向外扩散进而点燃外围的稀薄汽油混合气,拓宽了稀燃极限。当采用合适喷射时刻时,进一步提好了稀燃稳定性,COVIMEP控制在1.5以下。不同的过量空气系数下,相较于纯汽油PFI模式,GPI+NDI的复合喷射模式更有利于提升稀燃条件下的内燃机性能指标。
徐溥言[7](2020)在《氢内燃机NOx生成及控制策略研究》文中研究指明氢气以其优良的物化特性,成为理想的内燃机燃料之一。然而,氢气在燃烧时火焰传播速度快,燃烧温度高等特点导致了氢内燃机在运行时会产生大量的NOx排放。因此,如何降低NOx排放是氢内燃机发展面临的一大问题。针对氢内燃机NOx排放较高的问题。本文以试验的方法研究了不同NOx控制策略对氢内燃机在不同工况下燃烧和排放特性的影响。氢内燃机冷起动试验研究表明:在过量空气系数略小于1时,燃料燃烧速度加快,火焰发展期和快速燃烧持续期缩短,缸压峰值和最大压升率升高,氢内燃机起动成功时间缩短,最高转速增加。此外,由于缸内氧气浓度随着过量空气系数的降低而降低,因此,缸内富氧区域减少,NOx排放明显降低,当过量空气系数由1.4逐渐降低至0.7时,NOx排放峰值由1356ppm显着减少至89ppm,前6s内NOx平均排放降低了约84.3%。同时,在浓燃基础上推迟点火提前角也有助于氢内燃机NOx排放的进一步降低。由于氢气具有良好的还原性,可以配合催化装置降低NOx排放。因此本文在怠速工况下研究了浓燃策略对催化装置NOx转化效率的影响。研究结果表明,当过量空气系数小于1时,催化装置对NOx的转化效率将近100%。这表明,氢内燃机在实际应用中,在过量空气系数略小于1时,配合催化装置可以实现氢内燃机近零排放。由于燃料混合状态会对之后的燃烧过程产生重要影响。因此,本文也研究了不同喷氢策略对氢内燃机部分负荷条件下燃烧和排放特性的影响。研究发现,推迟氢气喷射时刻,缩短氢气与空气在燃烧室内混合时间,会在火花塞附近区域形成较浓的混合气。这导致了缸压和平均指示压力(IMEP)的升高以及火焰发展期和快速燃烧持续期的缩短。同时,由于推迟喷氢时刻会导致缸内平均最高温度(Tmax)先上升后降低,因此,NOx排放会随着喷氢时刻的推迟先上升后下降。此外,与推迟喷氢时刻结果类似,在二次氢气喷射条件下,推迟二次喷氢时刻也会使氢内燃机NOx排放先上升后下降。但是,当二次喷氢时刻晚于60°CA BTDC时,缸内局部过浓的混合气会导致缸压及IMEP的降低。这表明,喷氢策略对氢内燃机性能也有重要影响。对于氢内燃机而言,缸内温度对NOx排放的生成有决定性影响。因此,本文基于内燃机缸内喷水试验台架,研究了缸内喷水策略对氢内燃机性能的影响。研究发现,在相同过量空气系数或点火时刻下,喷水策略可以降低氢内燃机缸压以及最大压升率,同时,由于水的吸热作用会降低缸内温度和压力,火焰发展期和快速燃烧持续期增加。由于水吸热后会增加做功工质数量,因此IMEP和指示热效率(ITE)在喷水策略下均有所提高。而喷水策略也可以显着降低氢内燃机NOx排放。当喷水量由1.95mg/cycle升高至4.50mg/cycle时,NOx排放由1333ppm逐渐减小至617ppm,降低幅度约53.7%。此外,较早的喷水时刻对降低氢内燃机NOx排放有积极作用。与缸内喷水结果类似,当提高进气相对湿度后,由于水蒸气对燃烧室的冷却作用,缸压峰值和最大压升率均会下降。燃料火焰发展期和快速燃烧持续期增加,混合气燃烧过程中单位时间放热量降低。同时,由于加湿后缸内做功工质增加,因此,进气加湿有利于提高IMEP和ITE。此外,进气加湿后氢内燃机NOx排放显着降低,当过量空气系数为1.15,进气相对湿度由40%逐渐升高至74%时,NOx排放由1821ppm显着降低至1000ppm,降低了约45.1%。
谯俊豪[8](2020)在《基于不同压缩比的天然气发动机性能分析及应用》文中提出随着石油资源的日益枯竭与保护环境意识的提升,天然气作为理想、环保的替代能源,使天然气汽车受到全世界企业与研究学者的青睐。其中,甲烷纯度为99.68%的液态天然气燃料具有139的辛烷值,抗爆震性能好等优点;但存在点火能量高,火焰传播速度慢等缺点。因此,需采用先进技术来弥补天然气发动机固有的缺陷。基于此研究目的,提升压缩比与稀薄燃烧技术的应用是迄今为止天然气发动机优化开发过程中最为有效、范围最广的研究方向之一。因此,本文以课题组前期提出的基于发动机性能与控制参数的量化关系研究作为基础,重点围绕基于不同压缩比的天然气发动机量化性能分析及应用分析方面展开研究。通过台架试验来研究压缩比对采用高甲烷纯度燃料的天然气发动机性能的影响。最后利用GT-SUITE仿真软件来探究串联式混合动力汽车搭载天然气发动机在NEDC与WLTC循环工况中的应用表现。结果表明:(1)采用高甲烷纯度的稀燃天然气发动机的性能与控制运行参数间的内在联系与传统发动机具有相似性。(2)提高压缩比可以降低天然气发动机油耗,但是会增大NOX与HC的排放,这意味着需要采取额外的机外减排技术。(3)耦合控制、运行参数的指示热效率和IMEP量化控制方程精度较高,绝大部分点的误差在5%以内。(4)在串联式混动整车仿真分析中,采用高压缩比天然气发动机的整车模型在NEDC工况中累积油耗降低了3.4%;在WLTC工况中累积油耗降低了4.6%。本文提出的天然气量化控制方程以及搭建的基于不同压缩比的天然气发动机的混合动力性能仿真平台可为后续发动机或整车性能优化提供技术支撑,缩短设计开发周期和实现高效能量管理系统开发,具有重要的研究与工程意义。
陶杰[9](2020)在《喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响》文中研究说明缸内直喷式汽油机(GDI)得益于其更高的热效率和更好的动力性成为主流的汽油机技术,然而,随着日益严格的排放法规,尤其是最近颁布实施的国六排放法规规定汽油机颗粒物排放限制在6×1011#/km,缸内直喷式汽油机高颗粒物排放的特性成为其进一步发展面临的巨大挑战。而传统的进气道喷射因为更充分的油气混合以及更少的燃油湿壁效应,导致颗粒物排放相对GDI发动机大大减少。因此本研究通过将两者结合,在原本的缸内直喷式汽油机上加装进气道喷射装置而形成双喷射发动机,充分结合两者各自的优势,在保证高效动力输出的同时产生更低的排放。除了排放法规的严苛限制,节能高效也是内燃机研究中永恒不变的发展方向。稀薄燃烧技术则是降低发动机燃油耗的有效燃烧策略,通过适当提高空燃比使缸内混合气更加充分的燃烧从而提高热效率降低油耗。分层稀燃则是更进一步的稀薄燃烧方案,通过达到更高的空燃比,从而取得更明显的降油耗的效果。本文的研究利用缸内-进气道双喷射系统开发了一种新型的缸内油气分层策略,即进气道喷油形成缸内外层稀薄混合气氛围,当活塞达到压缩上止点前直喷喷油形成火花塞附近的浓混合气,这种方案能在2000rpm,2Bar BMEP的工况下使过量空气系数达到1.8而稳定燃烧,油耗相比原机也有显着降低。本文的研究是通过调整双喷射发动机的控制策略,考察其对于发动机燃烧及排放特性的影响,燃烧特性的研究包括了油耗、缸压及放热率、燃烧相位及持续期以及燃烧稳定性,排放特性包括了颗粒物的数量质量浓度、颗粒物粒径分布、颗粒物模态比例及GMD特性,同时还包括了CO、THC、NOx在内的气体排放特性。实验研究表明,通过调整控制策略,发动机的油耗最低相比原机降低了15.85%,通过直喷比例、直喷喷油压力及直喷时刻的调整可以燃烧的循环变动降低至理想水平。颗粒物排放方面,提高过量空气系数、提前喷油、提高喷油压力、推迟点火时刻的措施都会降低颗粒物排放,降低直喷比例也会带来显着的颗粒物排放下降。最优化的控制策略能使颗粒物浓度数量级相比原机从106降低至105,效果显着。气体排放特性主要是为控制策略的选择提供指导作用,避免出现颗粒物排放和油耗优化的同时气体排放出现过度的恶化情况。
毛克让[10](2020)在《双喷射汽油机稀薄燃烧的燃烧特性与颗粒物排放特性的研究》文中提出提升燃油经济性和降低尾气污染物排放是汽油发动机发展的永恒主题。缸内直喷汽油机具有敏捷的动力响应性和良好的燃油经济性,其商业应用占据大部分新的乘用车市场,但是它面临着严格的颗粒物排放法规的挑战,集成了进气道喷射技术的双喷射汽油机在颗粒物减排上有着优异的特性。稀薄燃烧技术伴随着缸内直喷式汽油机的应用而生,其巨大的节油潜力一直备受关注。本文先是通过三维CFD商业软件CONVERGE建立了原机三维模型,计算了气缸内流动、喷雾和燃烧等物理化学过程。计算结果表明缸内气流运动存在大范围的滚流现象,缸内喷射正时和喷射压力对缸内易燃的分层混合气的形成至关重要,二段燃油喷射携带的冲量会对火花塞附近带来较强烈的气流扰动。之后在自主改装的双喷射汽油原型发动机上,通过台架的稳态试验,考察了稀燃程度、缸内喷油策略和点火正时对中低负荷下双喷射汽油机稀薄燃烧的燃烧特性和颗粒物排放特性的影响。实验中,一部分燃油在进气道喷射,另一部分在缸内喷射。双喷射分层稀燃是在压缩阶段进行缸内喷射,在缸内形成了强分层的油气混合气,其稀燃极限较大,油耗最多降低11.6%,燃油经济性提升的潜力巨大,但是颗粒物排放较原机改善程度有限。将缸内喷射提前至进气冲程阶段,形成了弱分层的油气混合气的双喷射均质稀燃,其稀燃极限相对较低,但是优化后的燃烧稳定性较强,燃烧效率高,油耗最多改善10.4%,同时颗粒物数量减排可以稳定的达到90%以上。
二、车用汽油机实现稀薄燃烧的技术措施(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、车用汽油机实现稀薄燃烧的技术措施(论文提纲范文)
(1)喷射策略对氢气/汽油双燃料发动机燃烧与排放影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 汽车行业的发展现状 |
1.1.2 汽车行业面临的问题 |
1.1.3 排放法规的发展现状 |
1.1.4 内燃机技术的发展现状 |
1.2 氢能源在汽车领域中的应用 |
1.2.1 氢气的理化性质 |
1.2.2 氢气的制取及储存 |
1.2.3 氢燃料电池的发展现状 |
1.2.4 纯氢内燃机的发展现状 |
1.2.5 掺氢内燃机的发展现状 |
1.3 缸内直喷和多次喷射技术的发展现状 |
1.3.1 柴油机缸内直喷和多次喷射技术的发展现状 |
1.3.2 汽油机缸内直喷和多次喷射技术的发展现状 |
1.3.3 缸内直喷和多次喷射技术在替代燃料发动机上应用 |
1.4 本文的课题意义及主要研究内容 |
第2章 氢气/汽油发动机试验台架搭建 |
2.1 测试台架及设备 |
2.1.1 测试台架 |
2.1.2 测试设备 |
2.2 试验方法和数据处理 |
2.2.1 试验方法 |
2.2.2 数据处理 |
2.3 本章小结 |
第3章 氢气/汽油发动机数值仿真模型的建立与验证 |
3.1 发动机数学模型的建立 |
3.1.1 基本守恒方程 |
3.1.2 湍流模型 |
3.1.3 喷雾模型 |
3.1.4 点火模型 |
3.1.5 燃烧模型 |
3.2 发动机仿真平台搭建 |
3.2.1 发动机几何模型的建立 |
3.2.2 边界条件和初始条件的设置 |
3.3 仿真模型的验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 喷氢策略对发动机缸内氢气分层状态的影响 |
4.1 单次氢气直喷对缸内氢气分层状态的影响 |
4.1.1 单次氢气直喷下缸内氢气分布演变历程 |
4.1.2 喷射时刻对缸内氢气分层状态的影响 |
4.2 二次氢气直喷对缸内氢气分层状态的影响 |
4.2.1 二次氢气直喷下缸内氢气分布演变历程 |
4.2.2 第二次喷氢时刻对缸内氢气分层状态的影响 |
4.2.3 两次喷氢比例对缸内氢气分层状态的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 发动机喷射模式对发动机性能的影响 |
5.1 单次喷氢策略对发动机性能的影响 |
5.1.1 单次喷氢策略对动力性的影响 |
5.1.2 单次喷氢策略对燃烧特性的影响 |
5.1.3 单次喷氢策略对排放性能的影响 |
5.2 二次喷氢策略对发动机性能的影响 |
5.2.1 二次喷氢策略对动力性的影响 |
5.2.2 二次喷氢策略对燃烧特性的影响 |
5.2.3 二次喷氢策略对排放性能的影响 |
5.3 本章小结 |
第6章 不同运转参数下喷射模式对发动机性能的影响 |
6.1 不同过量空气系数下喷射模式对发动机性能的影响 |
6.1.1 不同过量空气系数下喷射模式对动力性的影响 |
6.1.2 不同过量空气系数下喷射模式对燃烧性能的影响 |
6.1.3 不同过量空气系数下喷射模式对排放性能的影响 |
6.2 不同喷氢压力下喷射模式对发动机性能的影响 |
6.2.1 不同喷氢压力下喷射模式对动力性的影响 |
6.2.2 不同喷氢压力下喷射模式对燃烧性能的影响 |
6.2.3 不同喷氢压力下喷射模式对排放性能的影响 |
6.3 本章小结 |
第7章 不同工况下喷射模式对发动机性能的影响 |
7.1 不同转速下喷射模式对发动机性能的影响 |
7.1.1 不同转速下喷射模式对动力性的影响 |
7.1.2 不同转速下喷射模式对燃烧特性的影响 |
7.1.3 不同转速下喷射模式对排放性能的影响 |
7.2 不同负荷下喷射模式对发动机性能的影响 |
7.2.1 不同负荷下喷射模式对动力性的影响 |
7.2.2 不同负荷下喷射模式对燃烧特性的影响 |
7.2.3 不同负荷下喷射模式对排放性能的影响 |
7.3 本章小结 |
第8章 全文总结及工作展望 |
8.1 全文总结 |
8.2 本文主要创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(2)高能点火耦合EGR对天然气发动机性能影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 能源与环境问题 |
1.1.2 传统车用动力简述 |
1.1.3 代用燃料发动机简述 |
1.2 天然气发动机研究进展 |
1.2.1 天然气发动机分类 |
1.2.2 各阶段排放法规下天然气发动机研究进展 |
1.3 当量燃烧天然气发动机控制技术 |
1.3.1 米勒循环 |
1.3.2 废气再循环技术 |
1.3.3 燃烧室结构优化 |
1.3.4 点火能量及新型点火方式 |
1.4 本文研究意义与研究内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 研究平台的搭建 |
2.1 试验平台搭建 |
2.1.1 试验用发动机 |
2.1.2 试验测试设备 |
2.1.3 发动机点火系统及复合EGR系统 |
2.2 仿真平台的搭建 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 模拟计算基本设置条件 |
2.2.3 仿真平台模型点火参数说明 |
2.2.4 模型的验证 |
2.3 关键参数定义 |
2.4 本章小结 |
第3章 点火能量对天然气发动机性能的影响 |
3.1 研究方案 |
3.2 点火能量对缸内燃烧过程的影响 |
3.2.1 点火能量对缸压和放热率的影响 |
3.2.2 点火能量对缸内温度的影响 |
3.2.3 点火能量对燃烧相位的影响 |
3.3 点火能量对缸内微观场的影响分析 |
3.3.1 点火能量对缸内温度场影响分析 |
3.3.2 点火能量对缸内甲烷浓度场影响分析 |
3.4 点火能量对发动机动力性和经济性的影响 |
3.4.1 点火能量对发动机动力性的影响 |
3.4.2 点火能量对发动机经济性的影响 |
3.5 点火能量对发动机排放参数和排气温度的影响 |
3.6 点火能量对发动机循环变动的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 点火能量耦合EGR对发动机性能的影响 |
4.1 研究方案 |
4.2 点火能量耦合EGR对缸内燃烧过程的影响 |
4.2.1 点火能量耦合EGR对缸压和放热率的影响 |
4.2.2 点火能量耦合EGR对缸内温度的影响 |
4.2.3 点火能量耦合EGR对燃烧相位的影响 |
4.2.4 点火能量耦合EGR对燃烧稳定性的影响 |
4.3 点火能量耦合EGR对缸内微观场影响分析 |
4.3.1 EGR对缸内温度场影响分析 |
4.3.2 EGR对缸内甲烷浓度场影响分析 |
4.3.3 点火能量耦合EGR对缸内温度场的影响分析 |
4.3.4 点火能量耦合EGR对缸内甲烷浓度场的影响分析 |
4.4 点火能量耦合EGR对发动机动力性和经济性的影响 |
4.4.1 点火能量耦合EGR对发动机动力性的影响 |
4.4.2 点火能量耦合EGR对发动机经济性的影响 |
4.5 点火能量耦合EGR对发动机排放参数和排气温度的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 全文总结与工作展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(3)基于氢气缸内直喷的正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧及排放特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 正丁醇燃料在汽车领域的应用 |
1.2.1 正丁醇的理化性质及制取方法 |
1.2.2 正丁醇作为内燃机代用燃料的研究现状 |
1.2.3 正丁醇/汽油作为内燃机代用燃料的可行性分析 |
1.3 氢能源在汽车领域的应用 |
1.3.1 氢气的理化性质及制取方法 |
1.3.2 氢气作为内燃机辅助燃料的研究现状 |
1.3.3 正丁醇/氢气作为内燃机代用燃料的可行性分析 |
1.4 复合喷射技术的应用与研究 |
1.4.1 复合喷射技术 |
1.4.2 复合喷射技术的研究现状 |
1.5 研究意义及主要研究内容 |
第2章 试验测控平台及试验方法 |
2.1 试验测控平台概述 |
2.1.1 试验用发动机台架 |
2.1.2 燃烧及排放测试设备 |
2.1.3 电子控制系统 |
2.2 试验整体方案及主要参数定义 |
2.2.1 试验整体方案 |
2.2.2 试验主要参数定义 |
2.2.3 相关计算参数 |
2.3 本章小结 |
第3章 正丁醇/汽油复合喷射发动机的试验 |
3.1 正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧特性研究 |
3.1.1 丁醇/汽油复合喷射模式对平均有效压力的影响 |
3.1.2 丁醇/汽油复合喷射模式对缸内燃烧状态的影响 |
3.2 正丁醇/汽油复合喷射发动机排放特性研究 |
3.2.1 丁醇/汽油复合喷射模式对常规气体排放的影响 |
3.2.2 丁醇/汽油复合喷射模式对微粒排放的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 氢气缸内直喷结合正丁醇/汽油复合喷射发动机的燃烧特性研究 |
4.1 喷氢时刻对正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧特性的影响 |
4.1.1 喷氢时刻对平均有效压力的影响 |
4.1.2 喷氢时刻对缸内燃烧状态的影响 |
4.2 喷氢压力对正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧特性的影响 |
4.2.1 喷氢压力对平均有效压力的影响 |
4.2.2 喷氢压力对缸内燃烧状态的影响 |
4.3 不同工况下喷氢策略对发动机性能的影响 |
4.4 氢气与正丁醇协同作用对发动机燃烧特性的影响分析 |
4.4.1 掺醇比及掺氢比对平均有效压力的影响 |
4.4.2 掺醇比及掺氢比对缸内燃烧状态的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 氢气缸内直喷结合正丁醇/汽油复合喷射发动机的排放特性研究 |
5.1 喷氢时刻对正丁醇/汽油复合喷射发动机排放特性的影响 |
5.1.1 喷氢时刻对常规气体排放的影响 |
5.1.2 喷氢时刻对微粒排放的影响 |
5.2 喷氢压力对正丁醇/汽油复合喷射发动机排放特性的影响 |
5.2.1 喷氢压力对常规气体排放的影响 |
5.2.2 喷氢压力对微粒排放的影响 |
5.3 掺氢比例对正丁醇/汽油复合喷射发动机排放特性的影响 |
5.3.1 掺氢比例对常规气体排放的影响 |
5.3.2 掺氢比例对微粒排放的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 氢气缸内直喷结合正丁醇/汽油复合喷射发动机的稀燃特性研究 |
6.1 稀燃条件下喷射模式对发动机燃烧特性的影响 |
6.1.1 喷射模式对缸内燃烧状态的影响 |
6.1.2 喷射模式对平均有效压力及有效热效率的影响 |
6.2 稀燃条件下喷射模式对燃烧循环变动特性的影响 |
6.2.1 喷射模式对平均指示压力循环变动及分布的影响 |
6.2.2 喷射模式对平均指示压力循环变动系数的影响 |
6.2.3 喷射模式对稀燃极限的影响 |
6.3 稀燃条件下喷射模式对发动机排放特性的影响 |
6.3.1 喷射模式对常规气体排放的影响 |
6.3.2 喷射模式对微粒排放的影响 |
6.4 本章小结 |
第7章 全文总结及工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(4)基于EGR和LB的汽油机国六排放控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 汽油机尾气排放研究现状 |
1.2.1 发动机均质压燃技术(HCCI) |
1.2.2 稀燃汽油机技术(LB,Lean Burn) |
1.2.3 三元催化转换器 |
1.2.4 混合燃料燃烧技术 |
1.2.5 废气再循环(EGR) |
1.2.6 其他后处理方法 |
1.3 本课题的内容 |
1.3.1 研究意义 |
1.3.2 主要内容 |
第2章 废气再循环(EGR)的排放控制 |
2.1 废气再循环(EGR)的控制管理方法概述 |
2.1.1 EGR系统原理 |
2.1.2 EGR系统分类 |
2.1.3 EGR对发动机实际应用中性能的影响 |
2.1.4 EGR的控制策略 |
2.2 EGR技术的优越性 |
2.3 EGR率的实现 |
2.4 EGR系统的控制方式 |
2.5 EGR阀的选择 |
2.6 本章小结 |
第3章 废气再循环与稀薄燃烧(EGR+LB)的控制策略 |
3.1 废气再循环气体流量模型 |
3.2 进气歧管压力模型 |
3.3 进气歧管温度模型 |
3.4 模型仿真验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 复合式PID粒子群控制算法 |
4.1 闭环EGR控制系统 |
4.2 粒子群优化算法 |
4.2.1 PSO算法数学描述 |
4.2.2 粒子群算法基本流程 |
4.3 控制模型的建立 |
4.3.1 常规PID控制算法的原理及局限性 |
4.3.2 基于粒子群算法的PID控制器 |
4.4 实验验证 |
4.4.1 准备工作 |
4.4.2 检测操作步骤 |
4.4.3 实验结果 |
第5章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 不足与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(5)船用预燃室式天然气发动机射流火焰和燃烧特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 天然气发动机的研究进展与发展趋势 |
1.2.1 天然气发动机的技术路线 |
1.2.2 船用天然气发动机的研究现状 |
1.3 预燃室天然气发动机的研究进展与发展趋势 |
1.3.1 预燃室射流火焰特性的研究 |
1.3.2 预燃室天然气发动机稀薄燃烧特性的研究 |
1.3.3 发动机性能的多因素、多目标优化研究 |
1.4 问题的提出及本文研究内容 |
第二章 试验系统与研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 可视化试验系统 |
2.2.1 可视化试验系统 |
2.2.2 图像预处理流程和算法研究 |
2.3 发动机试验系统 |
2.3.1 发动机试验系统 |
2.3.2 燃烧参数的定义 |
2.4 本章小结 |
第三章 预燃室射流火焰的可视化试验 |
3.1 可视化试验研究方案 |
3.2 射流点火与火花塞点火的可视化比较 |
3.3 定容弹内压力变化的比较 |
3.4 定容弹内火焰面积的比较 |
3.5 本章小结 |
第四章 预燃室射流火焰的数值模拟 |
4.1 计算模型 |
4.1.1 定容弹边界计算模型 |
4.1.2 发动机边界的计算模型 |
4.2 计算模型的验证 |
4.2.1 定容弹边界计算模型的验证 |
4.2.2 发动机边界计算模型的验证 |
4.3 射流火焰的数值计算分析 |
4.3.1 定容弹边界射流火焰的数值计算 |
4.3.2 发动机边界射流火焰的数值计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 预燃室式天然气发动机稀薄燃烧特性试验研究 |
5.1 发动机试验研究方案 |
5.2 预燃室过量空气系数 |
5.3 主燃室过量空气系数和点火正时 |
5.3.1 燃烧特征参数 |
5.3.2 燃烧循环变动 |
5.3.3 性能参数 |
5.4 燃/空压差 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于多目标优化的稀薄燃烧特性研究 |
6.1 影响参数的实验设计分析 |
6.1.1 实验设计技术发展 |
6.1.2 实验设计方案 |
6.1.3 主效应及帕累托分析 |
6.2 燃烧特性多目标优化 |
6.2.1 多目标优化概述 |
6.2.2 近似模型理论基础及选择 |
6.2.3 Kriging近似模型设计 |
6.2.4 燃烧特性参数的多目标优化 |
6.3 基于多目标优化的发动机稀薄燃烧特性研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结与工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 不足之处和工作展望 |
创新点说明 |
参考文献 |
符号与缩写 |
附表1 |
附表2 |
附表3 |
附表4 |
附图1 |
附图2 |
附图3 |
攻读博士学位期间发表或录用的论文等成果 |
致谢 |
(6)CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 前言 |
1.1.1 能源问题 |
1.1.2 环境问题 |
1.2 复合喷射内燃机概况 |
1.3 CNG在内燃机上的应用概况 |
1.3.1 CNG燃料特性及优缺点 |
1.3.2 CNG内燃机研究现状 |
1.3.3 CNG/汽油内燃机存在问题 |
1.4 课题研究内容与意义 |
1.4.1 选题目的 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 试验设备和研究方法 |
2.1 试验内燃机介绍 |
2.2 试验测量仪器 |
2.2.1 测功机与测控平台 |
2.2.2 尾气分析仪 |
2.2.3 燃烧分析仪 |
2.2.4 颗粒物取样分析仪 |
2.2.5 Lambda测试仪 |
2.2.6 油耗仪 |
2.3 电控平台 |
2.4 试验方法 |
2.4.1 实验方案 |
2.4.2 混合料比燃例控制方法 |
2.4.3 热值损耗分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 化学计量空燃比下CNG/汽油复合喷射内燃机性能研究 |
3.1 CNG直喷比对不同工况下内燃机性能的影响 |
3.1.1 燃烧性能分析 |
3.1.2 气体排放分析 |
3.1.3 微粒排放分析 |
3.2 CNG直喷时刻与点火正时的配合对内燃机性能的影响 |
3.2.1 燃烧特性分析 |
3.2.2 气体排放分析 |
3.2.3 微粒排放分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 稀燃条件下CNG直喷策略对复合喷射内燃机性能的影响.. |
4.1 燃烧特性分析 |
4.2 气体排放分析 |
4.3 微粒排放分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 全文总结和工作展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(7)氢内燃机NOx生成及控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号及变量 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 氢气的理化特性 |
1.3 氢内燃机简介 |
1.3.1 氢内燃机性能研究 |
1.3.2 氢内燃机面临的问题 |
1.4 氢内燃机NO_x控制手段研究现状 |
1.4.1 氢内燃机NO_x生成机理 |
1.4.2 影响氢内燃机NO_x排放的因素 |
1.5 氢内燃机NO_x排放控制研究中存在的问题 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第2章 氢内燃机理论循环热力学分析 |
2.1 氢内燃机理论循环基本假设 |
2.2 氢内燃机理论循环热力学分析 |
2.3 氢内燃机理论循环计算结果 |
2.4 本章小结 |
第3章 试验系统搭建及数据分析方法 |
3.1 氢气内燃机台架搭建 |
3.1.1 氢内燃机改造 |
3.1.2 氢内燃机试验系统 |
3.1.3 氢内燃机部分负荷试验系统 |
3.1.4 氢内燃机喷水试验系统 |
3.1.5 氢内燃机加湿试验系统 |
3.2 数据分析方法 |
3.2.1 过量空气系数计算 |
3.2.2 放热率及缸内温度计算 |
3.2.3 试验系统误差分析 |
第4章 氢内燃机冷起动及怠速工况下燃烧与排放特性 |
4.1 试验方案 |
4.2 混合气浓度对氢内燃机冷起动性能的影响 |
4.2.1 过量空气系数对氢内燃机转速的影响 |
4.2.2 过量空气系数对氢内燃机缸压的影响 |
4.2.3 过量空气系数对氢内燃机燃烧过程的影响 |
4.2.4 过量空气系数对氢内燃机排放的影响 |
4.3 点火时刻对氢内燃机冷起动性能的影响 |
4.3.1 点火提前角对氢内燃机转速的影响 |
4.3.2 点火提前角对氢内燃机缸压的影响 |
4.3.3 点火提前角对氢内燃机燃烧过程的影响 |
4.3.4 点火提前角对氢内燃机排放的影响 |
4.4 混合气浓度对氢内燃机怠速性能的影响 |
4.4.1 过量空气系数对氢内燃机怠速工况转速的影响 |
4.4.2 过量空气系数对氢内燃机怠速工况缸压的影响 |
4.4.3 过量空气系数对氢内燃机怠速工况燃烧过程的影响 |
4.4.4 过量空气系数对氢内燃机怠速工况排放的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 氢内燃机部分负荷工况下燃烧与排放特性 |
5.1 试验方案 |
5.2 混合气浓度对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
5.2.1 过量空气系数对缸压的影响 |
5.2.2 过量空气系数对燃烧过程的影响 |
5.2.3 过量空气系数对做功能力的影响 |
5.2.4 过量空气系数对NO_x排放的影响 |
5.3 点火时刻对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
5.3.1 不同点火提前角下的缸压 |
5.3.2 不同点火提前角下的缸内燃烧过程 |
5.3.3 不同点火提前角下的做功能力 |
5.3.4 不同点火提前角下的NO_x排放 |
5.4 喷氢时刻对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
5.4.1 不同喷氢时刻下的缸压 |
5.4.2 不同喷氢时刻下的缸内燃烧过程 |
5.4.3 不同喷氢时刻下的做功能力 |
5.4.4 不同喷氢时刻下的NO_x排放 |
5.5 二次喷氢对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
5.5.1 不同二次喷氢时刻下的缸压 |
5.5.2 不同二次喷氢时刻下的缸内燃烧过程 |
5.5.3 不同二次喷氢时刻下的做功能力 |
5.5.4 不同二次喷氢时刻下的NO_x排放 |
5.6 不同点火时刻对二次喷射下氢内燃机部分负荷性能的影响 |
5.6.1 不同点火时刻对二次喷射下缸压的影响 |
5.6.2 不同点火时刻对二次喷氢下缸内燃烧过程的影响 |
5.6.3 不同点火时刻对二次喷射下做功能力的影响 |
5.6.4 不同点火时刻对二次喷射下NO_x排放的影响 |
5.7 本章小结 |
第6章 缸内喷水/进气加湿下氢内燃机性能的试验研究 |
6.1 试验方案 |
6.2 不同喷水量对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.2.1 不同喷水量下的缸压 |
6.2.2 不同喷水量下的缸内燃烧过程 |
6.2.3 不同喷水量下的做功能力 |
6.2.4 不同喷水量下的NO_x排放 |
6.3 不同喷水量下混合气浓度对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.3.1 过量空气系数对缸内喷水条件下缸压的影响 |
6.3.2 过量空气系数对缸内喷水条件下缸内燃烧过程的影响 |
6.3.3 过量空气系数对缸内喷水条件下做工能力的影响 |
6.3.4 过量空气系数对缸内喷水条件下NO_x排放的影响 |
6.4 不同喷水量下点火时刻对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.4.1 点火时刻对缸内喷水条件下缸压的影响 |
6.4.2 点火时刻对缸内喷水条件下缸内燃烧过程的影响 |
6.4.3 点火时刻对缸内喷水条件下做功能力的影响 |
6.4.5 点火时刻对缸内喷水条件下NO_x排放的影响 |
6.5 不同喷水时刻对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.5.1 不同喷水时刻下的缸压 |
6.5.2 不同喷水时刻下的缸内燃烧过程 |
6.5.3 不同喷水时刻下的做功能力 |
6.5.4 不同喷水时刻下的NO_x排放 |
6.6 不同进气相对湿度下混合气浓度对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.6.1 过量空气系数对进气加湿条件下缸压的影响 |
6.6.2 过量空气系数对进气加湿条件下缸内燃烧过程的影响 |
6.6.3 过量空气系数对进气加湿条件下做功能力的影响 |
6.6.4 过量空气系数对进气加湿条件下NO_x排放的影响 |
6.7 不同进气相对湿度下点火时刻对氢内燃机部分负荷性能的影响 |
6.7.1 点火时刻对进气加湿条件下缸压的影响 |
6.7.2 点火时刻对进气加湿条件下缸内燃烧过程的影响 |
6.7.3 点火时刻对进气加湿条件下做功能力的影响 |
6.7.4 点火时刻对进气加湿条件下NO_x排放的影响 |
6.8 本章小结 |
结论与展望 |
创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(8)基于不同压缩比的天然气发动机性能分析及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 天然气汽车特点 |
1.3 天然气发动机发展的关键技术 |
1.3.1 稀薄燃烧技术的应用与发展 |
1.3.2 变压缩比技术的应用与发展 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 基于不同压缩比对天然气机的性能影响研究 |
1.4.2 基于不同压缩比下稀燃天然气机的性能影响研究 |
1.5 本文研究的主要内容 |
第2章 天然气发动机试验设计 |
2.1 试验原机 |
2.2 试验设备与试验台架布置 |
2.3 试验内容与条件 |
2.3.1 试验内容 |
2.3.2 试验条件 |
2.4 本章小结 |
第3章 天然气发动机性能分析及量化控制方程验证 |
3.1 发动机量化控制方程 |
3.1.1 指示热效率和IMEP |
3.1.2 有效膨胀比 |
3.1.3 残余废气系数 |
3.2 天然气发动机性能分析 |
3.3 指示热效率和IMEP量化控制方程验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于不同压缩比的天然气发动机性能对比分析 |
4.1 变压缩比试验介绍 |
4.2 变压缩比下天然气发动机性能对比分析 |
4.3 变压缩比下天然气发动机燃烧过程分析 |
4.4 变压缩比下天然气发动机排放对比分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 天然气发动机在混合动力上应用的仿真分析 |
5.1 混合动力汽车概述 |
5.1.1 混合动力汽车的先进技术 |
5.1.2 混合动力汽车的类型 |
5.2 天然气发动机在混合动力汽车中应用的仿真模型搭建 |
5.2.1 仿真软件的介绍 |
5.2.2 仿真模型的搭建 |
5.3 串联式混合动力汽车节油潜力与排放性能分析 |
5.3.1 不同压缩比天然气机对串联型混合动力汽车的节油潜力分析 |
5.3.2 不同压缩比天然气机对串联型混合动力汽车的排放性能分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(9)喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 缸内直喷式汽油机的特性 |
1.3 缸内直喷式汽油机主要污染物排放 |
1.3.1 氮氧化物(NOx) |
1.3.2 一氧化碳(CO) |
1.3.3 碳氢化合物(HC) |
1.3.4 颗粒物排放 |
1.4 汽油机双喷射策略国内外研究现状 |
1.5 缸内直喷式汽油机稀薄燃烧策略国内外研究现状 |
1.5.1 稀薄燃烧的优缺点及技术关键 |
1.5.2 壁面导向型分层稀燃 |
1.5.3 空气导向型分层稀燃 |
1.5.4 喷束导向型分层稀燃 |
1.6 本文主要研究内容及目标 |
第二章 分层稀燃实验系统及方案 |
2.1 双喷射发动机实验平台 |
2.2 发动机排放测试系统 |
2.2.1 发动机气体排放测试系统 |
2.2.2 发动机颗粒物排放测试系统 |
2.3 实验方案 |
2.4 本章小结 |
第三章 稀燃运行参数对双喷射汽油机油耗及燃烧特性的影响 |
3.1 发动机运行参数对油耗的影响 |
3.1.1 过量空气系数及直喷比例对油耗的影响 |
3.1.2 直喷正时及喷射压力对油耗的影响 |
3.1.3 点火时刻对油耗的影响 |
3.2 双喷射汽油机运行参数对燃烧特性的影响 |
3.2.1 过量空气系数对燃烧特性的影响 |
3.2.2 喷射时刻对燃烧特性的影响 |
3.2.3 喷油压力对燃烧特性的影响 |
3.2.4 直喷比例对燃烧特性的影响 |
3.2.5 点火时刻对燃烧特性的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 稀燃运行参数对双喷射汽油机颗粒物及气体排放的影响 |
4.1 分层稀燃控制策略对颗粒物及气体排放特性的影响 |
4.1.1 过量空气系数对发动机排放特性的影响 |
4.1.2 直喷时刻对发动机排放特性的影响 |
4.1.3 直喷喷油压力对发动机排放特性的影响 |
4.1.4 直喷比例对发动机排放特性的影响 |
4.1.5 点火时刻对发动机排放特性的影响 |
4.2 本章小结 |
第五章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间已发表或录用的论文 |
(10)双喷射汽油机稀薄燃烧的燃烧特性与颗粒物排放特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 机动车的节能路线和排放法规 |
1.2.1 中美欧日四国小型机动车油耗限制 |
1.2.2 中美欧日四国小型机动车排放限制 |
1.3 缸内直喷式汽油机的稀薄燃烧 |
1.3.1 稀薄燃烧的技术发展 |
1.3.2 缸内直喷式发动机稀薄燃烧的优势与局限 |
1.3.3 缸内直喷式汽油机的稀薄燃烧模式 |
1.4 缸内直喷式汽油机的颗粒物排放 |
1.4.1 GDI稀薄燃烧颗粒物的排放 |
1.5 进气道-缸内直喷(GDI+PFI)汽油机 |
1.5.1 汽油双喷射发动机的发展 |
1.5.2 双喷射发动机的研究现状 |
1.6 本文研究目标和主要内容 |
第二章 双喷射汽油原型机试验系统 |
2.1 双喷射原型机试验系统 |
2.2 排放测试系统 |
2.3 试验分析方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 发动机三维CFD模型的建立与验证 |
3.1 一维模型设置与验证 |
3.2 三维模型设置 |
3.2.1 网格划分 |
3.2.2 物理模型设置 |
3.3 三维模型验证 |
3.3.1 喷雾验证 |
3.3.2 燃烧验证 |
3.4 本章小结 |
第四章 缸内流场与燃烧的数值模拟分析 |
4.1 边界条件与算例的设置 |
4.2 缸内流场的分析 |
4.3 二段喷油正时对缸内着火的影响 |
4.4 点火能量对缸内着火的影响 |
4.5 进气压力对缸内着火的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 双喷射汽油机分层稀燃的燃烧特性和颗粒物排放 |
5.1 直喷正时对分层稀燃燃烧特性的影响 |
5.2 直喷正时对分层稀燃的气体排放的影响 |
5.3 直喷正时对分层稀燃的燃油经济性的影响 |
5.4 直喷正时对分层稀燃的颗粒物排放的影响 |
5.5 分层稀燃控制参数的优化 |
5.6 本章小结 |
第六章 双喷射发动机的均质稀薄燃烧 |
6.1 概述 |
6.2 过量空气系数对双喷射汽油机均质稀燃的影响 |
6.2.1 过量空气系数对燃烧特性的影响 |
6.2.2 过量空气系数对燃油经济性的影响 |
6.2.3 过量空气系数对颗粒物排放特性的影响 |
6.3 点火正时对双喷射汽油机均质稀燃的影响 |
6.3.1 点火正时对燃烧特性的影响 |
6.3.2 点火正时对燃油经济性的影响 |
6.3.3 点火正时对颗粒物排放特性的影响 |
6.4 缸内喷射正时对双喷射汽油机均质稀燃的影响 |
6.5 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
四、车用汽油机实现稀薄燃烧的技术措施(论文参考文献)
- [1]喷射策略对氢气/汽油双燃料发动机燃烧与排放影响研究[D]. 李冠廷. 吉林大学, 2021(01)
- [2]高能点火耦合EGR对天然气发动机性能影响研究[D]. 郭建鲁. 吉林大学, 2021(01)
- [3]基于氢气缸内直喷的正丁醇/汽油复合喷射发动机燃烧及排放特性研究[D]. 商震. 吉林大学, 2021(01)
- [4]基于EGR和LB的汽油机国六排放控制技术研究[D]. 张宇. 安徽工程大学, 2020(04)
- [5]船用预燃室式天然气发动机射流火焰和燃烧特性的研究[D]. 李翔. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究[D]. 刘泽. 吉林大学, 2020(08)
- [7]氢内燃机NOx生成及控制策略研究[D]. 徐溥言. 北京工业大学, 2020
- [8]基于不同压缩比的天然气发动机性能分析及应用[D]. 谯俊豪. 湖南大学, 2020(08)
- [9]喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响[D]. 陶杰. 上海交通大学, 2020(01)
- [10]双喷射汽油机稀薄燃烧的燃烧特性与颗粒物排放特性的研究[D]. 毛克让. 上海交通大学, 2020(09)