基于机内净化低排放小型汽油机燃烧与排放性能优化

发布时间：2019-11-18 19:04

【摘要】：近十年我国通用小型汽油机产业取得了飞速的发展,已成为世界上通用小型汽油机主要生产国与出口国。但采用机内净化技术的国内通用小型汽油机难以在批量生产中满足美国EPA第Ⅲ阶段排放法规要求,这已是行业发展的技术瓶颈之一,而采用机外净化措施能使整机排放满足EPA法规要求,但这不仅使得发动机成本增加,同时降低了发动机安全性。因此系统开展进排气、供油和燃烧过程研究,开发高性能低排放通用小型汽油机产品具有重要的实用价值。以市场占有率较高的188F汽油机为样机,以满足国际最为严格的美国EPA第Ⅲ阶段排放法规为目标,用试验和模拟分析相结合的方法开展进排气、供油和燃烧过程研究。分析了压铸气缸盖的进排气道结构特性和进排气道流道的截面积变化,在进排气系统稳流试验台上试验得出改进压铸气缸盖进排气道提高进排气流量的技术方案,在满足压铸工艺的前提下,优化后的进、排气道流通系数比原机分别增大了20.3%和16.1%;通过对空气滤清器进气道的优化设计,进气流量比原机增大了4.0%;用优进排气系统化后的汽油机台架试验表明:标定转速全负荷时的扭矩增大了1.87N·m,燃油消耗率降低了8.1g/(kW·h),不同负荷工况汽油机HC和CO排放降低,NOX排放略有增大。用Ricardo Wave软件模拟了混合气浓度和点火提前角对不同负荷工况下汽油机动力性、经济性、各种有害排放物的影响,结合试验得出了188F汽油机不同负荷、转速工况主要排放污染物随混合气浓度变化以及点火提前角变化的量化关系,依据法规的排放限值,形成了低排放高性能通用小型汽油机理想油气混合比特性和理想点火提前角特性。试验确定了188F汽油机不同负荷工况最佳油气混合比方案,汽油机CO、HC+NOX比排放值分别为347.5g/(kW·h)和6.91g/(kW·h)。再通过优化点火提前角,使汽油机HC+NOX比排放值降到6.23g/(kW·h)。劣化试验后CO和HC+NOX比排放值分别为312.5g/(kW·h)和7.10g/(kW·h),远低于美国EPA第Ⅲ阶段排放限值,汽油机批量生产排放达标。研究工作为国内开发低排放高性能通用小型汽油机提供了机内净化的技术路线。
【图文】：

第一章 绪论 研究背景内燃机经过近百年的不断改进与提高，，正日益成为一种人们工业生产与中不可或缺的动力机械。而 19kW以下的非道路用小型汽油机也是内燃机个非常重要的种类[1]，因其易携带、易操作、价格低廉等优势被广泛的应、园林植保及建筑领域等各个行业中，图 1.1 是部分通用小型汽油机在工应用实例，如小型发电机组、水泵机组、割灌机、油锯、空气压缩机、等[2-3]。我国通用小型汽油机行业经过几十年的发展，特别是近 10 年的快如今其生产产品种类繁多，涵盖范围广，不仅在国内农林机械、工程机运用，而且大量出口欧美等高端市场，在国民生产经济中占据不可或缺

图 2.1 188F 汽油机数学模型Fig 2.1Mathematical model of 188F gasoline engine 2.1 是 188F 汽油机在 Wave 中建立的模型，其主要由进气系统、排统以及气缸组成。其中 Intake 和 Exhaust 代表外部边界环境，cyl1 为5 为管道，throttle 为节气门体。根据汽油机结构和技术参数对机械损通系数以及节气门开度模型进行相关设置[34]。模型参数设置1）汽油机平均机械损失压力其他软件不同，Ricardo-Wave 中汽油机机械损失需要在摩擦相关单相关参数可以通过工程经验或试验得出，平均机械损失压力（Pmm）n-Flynn 相关公式计算，公式如下：ncyl
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK411.5

【共引文献】

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本文编号：2562726