高压缩比甲醇发动机工作过程研究

发布时间：2016-12-17 05:06

本文关键词：EGR在甲醇发动机上的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2012年

高压缩比甲醇发动机工作过程研究

宋福祥

【摘要】：甲醇作为发动机的代用燃料已经研究了很多年，但是研究主要集中在低压缩比汽油机和柴油掺烧方面，对于纯甲醇在高压缩比发动机上的应用的研究较少，而甲醇具有较高的辛烷值，抗爆性比较强，因而将甲醇应用在高压缩比发动机上对于提高发动机的经济性具有显著的意义。本文基于一台由YD4A75-C3柴油机改装的点燃式甲醇发动机上进行了高压缩比甲醇发动机工作过程的研究，探讨了控制方式、点火角度、EGR率对高压缩比甲醇发动机性能的影响。并应用CFD模型对点燃式甲醇发动机的爆震进行了模拟，从微观方面解释了爆震形成的原因和部位以及不同控制因素对爆震的影响规律；对发动机的燃烧过程进行了模拟，分析了缸内温度场的分布对NO_x形成的影响：（1）甲醇具有良好的抗爆性，在传统控制方式下，采取合理的点火角度发动机能够避免爆震，负荷越大时，爆震极限点火角度越靠后，模拟表明，爆震一般发生在远离燃烧中心的区域。该控制方式下，25%—75%负荷时，扭矩随着点火角度的提前先增大后减小，100%负荷时，扭矩随着点火角度的提前而增大，四个负荷点的最大扭矩均在18°CABTDC时出现。全工况范围内，油耗随着负荷的增大而减小。不同负荷下，三种排放物均随着点火角度的提前而增大，相同点火角度下，HC和NO_x排放均随负荷的增大而增大，CO随负荷的增大而减小。（2）在EGR/无节气门控制方式中，EGR的加入有效地抑制了爆震，拓宽了发动机稳定运行的点火范围，且随着点火角度的提前，最大EGR率和最小EGR率也随之增大，在点火角度为42°CA BTDC时，最大EGR率达到了50%。不同点火角度下的EGR率范围不同，因此不同点火角度下的扭矩范围也不同，总体来说，随着点火角度的提前，扭矩范围也随之减小，该控制方式下发动机只能在50%—100%的负荷范围内运行。不同负荷下的排放均随着点火角度的提前而增大，相同点火角度下NO_x排放随负荷的增加而增大，而HC和CO排放随着负荷的增大而减小。（3）在EGR/节气门控制方式中，，综合了前两种控制方式的优点，研究了EGR/节气门控制方式下不同点火角度和节气门开度对发动机扭矩的影响规律，50%负荷时，同一节气门开度下，随着点火角度的提前，发动机扭矩先增大逐渐增大，相同点火角度下，随着节气门开度的增大，也是先增大后减小；75%负荷时，同一节气门开度下，随着点火角度的提前，发动机扭矩增大，相同点火角度下，随着节气门开度的增大，发动机扭矩减小，并优化出该控制方式下最佳油耗。研究了EGR/节气门控制方式下排放物随点火角度和节气门开度的变化规律，50%负荷时，CO、HC和NO_x随着点火角度的提前而增大， NO_x随着节气门开度的增大而减小，CO和HC随着节气门开度的增大而增大；75%负荷时，CO、HC和NO_x随着点火角度的提前而增大，CO和HC随着节气门开度的增大而增大，NOx随节气门开度的增大而减小。（4）对三种控制方式的最优油耗曲线进行比较，优化出各负荷下最佳油耗曲线；在各控制方式最佳油耗曲线对应的排放进行对比，优化出各负荷下最佳油耗和最佳排放的折衷值。25%负荷以下，使用传统控制方式可以实现对发动机的正常控制；在25%负荷以上时，采用EGR/节气门控制方式可以取得最好的动力性、经济性和排放性能；

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK462
【目录】：

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【引证文献】

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