汽油机微粒排放特性研究

发布时间：2017-03-31 21:08

  本文关键词：汽油机微粒排放特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽油机的排气微粒相对柴油机来说，其粒径更小，大都为纳米级微粒，对人类健康和环境危害更大，而且工作汽油机的数量高于柴油机。随着GDI发动机逐渐进入市场，其微粒排放也成了内燃机学者的关注焦点。因此，对汽油机的微粒排放特性进行研究变得很有必要。本文利用快速微粒光谱仪DMS500对一台PFI汽油机和一台GDI发动机的微粒排放特性进行了实验研究。 对于PFI汽油机，主要研究了转速与负荷对微粒排放特性的影响规律，并且探讨了催化转化器对微粒数浓度的影响以及催化转化器去除微粒的机制。在中低负荷下，产生的微粒几乎全部为纳米级核态粒子，随负荷的增加，微粒数浓度单调增加，并且峰值粒径向粒径增大方向迁移；微粒的几何平均直径和中位直径都是随负荷增加而逐渐增加的。在高负荷工况开始生成大量的聚集态微粒。随转速的升高，微粒数浓度大体上是单调增加的。从微粒数浓度通过催化转化器的渗透比发现，三效催化转化器可以减少微粒排放。微粒数浓度与HC的转化效率具有相似的变化趋势，间接说明一些核态微粒是由HC凝结成核而成，微粒被去除的机理是催化转化器去除了气相碳氢。 对于GDI发动机，主要研究了空燃比、点火时刻、喷油时刻和EGR等燃烧控制参数对微粒排放特性的影响。当空燃比小于14.7时，微粒数浓度呈三峰分布，大多数为聚集态粒子。当空燃比大于14.7时，微粒数浓度分布呈单峰状，主要为核态粒子。随空燃比由小变大，聚集态微粒数浓度峰值逐渐降低，并且峰值粒径向粒径减小的方向迁移。微粒数浓度和质量浓度随空燃比地减小而增大的。随点火提前，，聚集态微粒数浓度先下降，而后逐渐上升。随点火角从上止点前5度提前到20度，微粒总数量和质量是下降的；当从20度提前到50度时，微粒总数量和质量却是上升的。随喷油定时从上止点前70度提前到170度，微粒总数量和质量剧降，聚集态微粒数浓度峰值明显下降。在EGR率变化的试验工况中，微粒呈核态和聚集态双峰分布。随着EGR率地增加，核态微粒数是急剧上升的，聚集态微粒数却是逐渐下降的。随EGR率增加，微粒总数浓度上升，而微粒总质量浓度是下降的。
【关键词】：PFI汽油机 GDI发动机 微粒排放 粒径分布
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK411.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-26
• 1.1 引言8-9
• 1.2 汽油机燃烧技术9-16
• 1.2.1 PFI 燃烧技术9-10
• 1.2.2 GDI 燃烧技术10-16
• 1.3 发动机微粒排放物的研究现状16-25
• 1.3.1 微粒排放物的危害16-18
• 1.3.2 微粒排放物的尺寸及模式划分18-19
• 1.3.3 微粒排放物的组成成分及测量分析方法19-21
• 1.3.4 微粒排放物的物理特性21-22
• 1.3.5 微粒排放物的生成机理及影响因素22-25
• 1.4 本文的研究内容及意义25-26
• 2 试验平台总体设计26-36
• 2.1 发动机试验台架26-27
• 2.2 试验用发动机27-28
• 2.3 测功器28
• 2.4 微粒分析仪28-33
• 2.5 排放分析仪33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 3 缸压采集与燃烧分析系统36-48
• 3.1 系统硬件36-42
• 3.1.1 光电编码器37-38
• 3.1.2 缸压传感器38-39
• 3.1.3 电荷放大器39-40
• 3.1.4 采集卡40-42
• 3.2 系统软件42-46
• 3.2.1 系统搭建环境42-43
• 3.2.2 缸压采集程序实现43-45
• 3.2.3 燃烧分析系统程序实现45-46
• 3.3 本章小结46-48
• 4 PFI 汽油机的微粒排放特性48-58
• 4.1 转速与负荷对微粒排放的影响48-52
• 4.1.1 试验工况48
• 4.1.2 微粒数与粒径分布48-49
• 4.1.3 微粒表面积与粒径分布49-50
• 4.1.4 微粒体积与粒径分布50-51
• 4.1.5 微粒的几何平均直径和中位直径51-52
• 4.2 催化转化器对微粒排放的影响52-55
• 4.2.1 试验工况52
• 4.2.2 催化转化器对微粒排放的影响52-55
• 4.3 本章小结55-58
• 5 GDI 发动机燃烧控制参数对微粒排放的影响58-78
• 5.1 空燃比对微粒排放的影响58-62
• 5.1.1 试验工况58
• 5.1.2 空燃比对微粒排放的影响58-62
• 5.2 点火时刻对微粒排放的影响62-66
• 5.2.1 试验工况62
• 5.2.2 点火时刻对微粒排放的影响62-66
• 5.3 喷油时刻对微粒排放的影响66-70
• 5.3.1 试验工况66-67
• 5.3.2 喷油时刻对微粒排放的影响67-70
• 5.4 EGR 对微粒排放的影响70-74
• 5.4.1 试验工况70
• 5.4.2 EGR 对微粒排放的影响70-74
• 5.5 本章小结74-78
• 6 全文总结及工作展望78-82
• 6.1 全文总结78-80
• 6.2 工作展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-90
• 附录90
• A．在攻读学位期间发表论文目录90
• B．在攻读学位期间参与项目情况90

【参考文献】

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本文编号：280095