双喷射发动机进气和燃烧过程研究

发布时间：2020-07-02 00:00

【摘要】：全球的能源危机和中国石油的消耗量增加,加速了发动机小型化进程,减小排放并进一步提高热效率成为发动机的热点问题。发动机双喷射系统是一种新型的燃油喷射和燃烧系统,可以利用多种燃料的燃料特性,来达到抑制爆震效果,从而实现提高发动机压缩比和热效率的目的。在双喷射发动机的平台上,针对双喷射发动机可以灵活选择燃料种类,以及可单独控制燃料喷入发动机的喷射量和喷射时刻的优点,提出了两种双喷射方式:乙醇缸内直喷和汽油进气道喷射(EDI+GPI),汽油缸内直喷和水进气道喷射(GDI+WPI),并利用双喷射发动机台架和三维仿真模拟软件,对两种双喷射方式对发动机的燃烧过程和爆震抑制机理进行相关研究。在EDI+GPI双燃料复合喷射方式中,使用数值模拟方式研究了EDI喷油时刻、点火时刻、进气温度对发动机缸内混合气的形成、燃烧、排放的影响,分析了乙醇燃料特性对爆震抑制贡献率。模拟结果表明:通过改变EDI喷油时刻,影响乙醇的蒸发雾化程度,在缸内形成不同程度的混合气当量比分布;喷油时刻在250°CA BTDC时,缸内混合气均匀,产生最佳的燃烧相位。在最大爆震极限火花提前时,通过进气加热抵消乙醇汽化潜热的影响,得出乙醇高汽化潜热和高火焰传播速度对爆震抑制的贡献率分别为23.5%和76.5%。在GDI+WPI双喷射方式中,使用实验和数值模拟方式研究了不同转速、不同喷水量对发动机喷水蒸发过程、混合气形成过程和发动机性能及排放的影响。结果表明:增加喷水量会提高水的湿壁量,进入缸内水蒸气质量增加但与总喷水质量的比值下降;喷水导致汽油蒸发过程恶化,影响缸内混合气形成,使燃烧相位滞后,造成缸内压力下降;喷水并增大点火提前角后缸压回升,比油耗降低,热效率提高,但排放未明显降低。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK401
【图文】：

第一章 绪论背景及意义世界经济的飞速发展，能源短缺和环境污染的问题的也日益严次性能源消费增长了 2.2 %，高于十年平均增速；中国能源消全球能源消费量的 23.2 %，并且连续 17 年成为全球能源消费增中国的能源结构中，石油能源的占比越来越大，2017 年消耗量达到近几年还在以同比增幅 6 %的速度增长。但中国原油的产量较低需要进口，2017 年原油进口量超过了 40000 万吨，对外依存度上高值。全球探明石油储量下降至 1.697 万亿桶，按照 2017 年产足世界 50 年的产量[1]。这些使用的石油最终以污染气体的形式污染加剧碳排放量增加，造成地球面临气候变暖、空气水源污染，汽车行业作为石油能源的主要消耗行业，面临着节能与环保

图 1.2 2000-2017 年中国原油进口量及对外依存度Fig 1.2 Crude Oil Import Volume and External Dependence of Chinafrom 2000 to 2017射系统，作为一种新的燃烧系统，被提了出来。在缸内和进气射器，可以分别喷射不同的燃料，通过两种方式进入缸内进行种双喷射策略：乙醇直接喷射加汽油进气道喷射（EDI+GPI）系统，该双喷射系醇喷射量和喷射时刻，更高效的利用乙醇的热力学和化学方面冷却效应和抗爆震能力[3]，从而提高点燃式发动机的压缩比和热油直接喷射加水进气道喷射（GDI+WPI）系统，该双系统可以量和喷射时刻，利用水的高汽化潜热和延缓燃烧的特性，使缸速度减缓，以适应更加提前的火花时刻，减少爆震的发生，从机的压缩比和热效率。实验研究中，双喷射系统在发动机上抑制爆震和减少排放的优

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本文编号：2737461