进气参数和喷油策略对汽油压燃（GCI）影响的试验研究

发布时间：2020-08-22 12:13

【摘要】：汽油压燃(GCI)在实现清洁燃烧方面具备较大潜力,已成为近年来研究的热点。燃油喷射控制策略、进气参数控制等对燃烧过程具有非常关键的影响,是燃烧优化的重要技术手段。本文系统研究了进气参数及预主喷两次喷射策略对不同负荷汽油压燃燃烧性能及排放的影响。本文研究在一台单缸试验发动机上进行,试验采用辛烷值为92的汽油作为燃料,研究工况为小负荷、中等负荷和大负荷三个典型工况。在单次喷射条件下的研究表明,引入适当比例的EGR对GCI小负荷工况下指示热效率有一定改善,而中高负荷EGR率增大造成热效率下降。EGR率的增大对GCI小负荷soot影响很小,而中高负荷下soot排放逐渐升高。增大进气压力能够改善GCI小负荷燃烧,提高燃烧效率和指示热效率,也能提高中高负荷热效率并明显改善soot排放。喷油时刻变化对汽油压燃小负荷影响更加明显,而提高喷射压力能够明显降低GCI大负荷soot排放并改善指示热效率。进一步研究预-主喷两次喷射策略发现,较小的预主喷间隔对燃烧影响更大。采用预喷射相对单次喷射能够降低最大压升率,中低负荷下较小的预主喷间隔效果更明显,而较大的预主喷间隔对大负荷最大压升率具有更好的降低效果。较小的预主喷间隔有利于获得更高的指示热效率,较大的预主喷间隔有利于中高负荷soot排放进一步降低。主喷时刻对燃烧的影响随负荷的增大而减弱。中小负荷下采用较小的预主喷间隔并适当推迟主喷时刻,可以在保证较高热效率的同时降低最大压升率和NOx排放,大负荷适当推迟主喷时刻可降低最大爆发压力及NOx排放,对热效率和soot影响较小。小负荷适当增大预喷比例可以提高指示热效率并且降低CO及THC排放,中高负荷适当提高预喷比例有利于降低压升率,同时保持较高热效率,但爆压有所升高。根据工况特点对进气参数及燃油喷射策略进行优化,是实现更大工况范围汽油压燃高效、低排放燃烧的有效措施。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK401
【图文】：

保有量,增长趋势,压燃式发动机

这过程中不乏里程碑式的发明设计。比如，德国工纪末发明了世界上第一台四冲程火花塞点火式煤气发明了第一台压燃式发动机，这就是以汽油机为代柴油机为代表的压燃式发动机的雏形。相比于蒸汽轮机等类型，内燃机因为其热效率高（是至今热效率最凑、结构简单、移动方便、可靠性强、变工况能力强行业，其中包括轮船、摩托车、汽车、农业机械、铁械、发电机组等。中国汽车工业协会报告显示[1]，28.4 万辆，相比 2012 年提升 13.87%；而全球汽车销售2 年提升 4.02%。同时《中国机动车环境管理年报》量已达 18435.8 万辆。图 1-1 给出了 2011-2016 年中。同时，内燃机界的专家学者达成了广泛共识，在未仍将在汽车等领域的应用中占据主导地位。与此同时严峻的能源和环境问题的挑战。

模型图,柴油机燃烧,模型

也是内燃机满足未来排放法规和热效率需求的关键温燃烧技术机的燃烧方式属于喷雾扩散燃烧，这种燃烧方式依靠的高温高压使燃油自燃着火。根据 Dec 提出的传统柴油束进入燃烧室时，热空气同时被吸入油束，燃油。燃烧反应发生于当量比约 4 的区域，此时空气被区，直至喷射油束外围形成一个温度在 2700 K 左右温火焰区域内快速氧化，而扩散火焰前锋附近存在的 NO 会在该区域生成（Zeldovich 机理得出）。由散燃烧的特性会导致一定数量的 NOx 和微粒生成。常呈现此消彼长的 trade-off 关系[12]，在传统燃烧模 soot 排放的最低极限。研究表明，柴油机燃烧过程过程中油气混合程度及温度历程决定的，控制混合气洁燃烧的关键所在。

路线图,路线,新型燃烧方式,模式

如均质压燃 (HCCI)、部分预混燃烧 (PPCI)[13]和活性分层控制燃烧 (RCCI) 等[14; 15]。图1-5 为新型燃烧方式与传统柴油机燃烧模式燃烧过程的 φ-T 路线对比，Kamimoto等[16]和 Kitamura 等[17]分别于 1988 及 2002 年在以正庚烷为燃料的 φ-T 图上标识

【参考文献】