EGR对中高转速下氢发动机的性能影响及点火正时优化
发布时间：2021-04-25 16:17
全球能源危机和环境问题的关注度持续增加,各国均开始研究和制定相关法规来限制车辆的能源消耗和尾气排放。引入代用燃料符合目前车辆行业“节能减排”的发展趋势。氢气是一种不含碳基的可再生清洁能源,氢内燃机相比于传统内燃机仅存在NOx排放。此外,氢气的能量密度高,着火界限宽,点火能量低,燃烧速度快等独特理化性质,提升了发动机的热效率和运行稳定性。但高燃烧效率会导致缸内压力和温度过高,NO排放增加;同时促进了爆震、早燃等异常燃烧的发生。中、高负荷下频繁出现的异常燃烧问题以及解决更高功率输出和NO排放的矛盾是制约氢发动机发展的主要瓶颈。据此,本文采用废气再循环（EGR）技术来调节氢发动机缸内燃烧状态,探究EGR对氢发动机进气充量以及燃烧、排放的影响。本文基于AVL-Fire软件对改装后的嘉陵JH600氢/汽油双模发动机建立仿真模型并进行验证,然后根据研究问题将主要内容分为两个部分。第一部分通过调整不同EGR率,研究EGR对缸内充量成分、气体混合状态、燃烧放热过程以及NO排放的影响并进行分析。第二部分以4500r/min转速为例,进一步通过优化点火正时,综合分析氢发动机的整体性能,从而对最佳EGR率和...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景
1.2.1 环境及能源问题
1.2.2 内燃机替代燃料
1.3 氢内燃机发展现状
1.4 氢内燃机EGR技术及发展现状
1.5 课题研究意义
1.6 研究内容及方法
1.7 本章小结
2 研究对象及试验方案
2.1 研究对象
2.1.1 发动机及实验台架
2.1.2 发动机三维建模
2.2 研究方案
2.2.1 研究方案制定
2.2.2 参数确定及依据
2.3 本章小结
3 仿真模型建立及模拟参数设置
3.1 FIRE软件介绍
3.2 模拟网格划分
3.3 模拟参数设置
3.3.1 初始边界条件确定
3.3.2 计算步长选取
3.3.3 数学模型选取
3.3.4 方程离散和求解方法
3.4 本章小结
4 不同EGR率对氢发动机性能的影响
4.1 不同EGR率对进气过程的影响
4.1.1 EGR对缸内充量状态的影响
4.1.2 EGR对缸内主要充量成分的影响
4.2 不同EGR率对缸内燃烧放热的影响
4.2.1 EGR对最高放热率的影响
4.2.2 EGR对燃烧相位的影响
4.3 不同EGR率对缸内温度压力的影响
4.3.1 EGR对缸内温度的影响
4.3.2 EGR对缸内压力的影响
4.4 不同EGR率对氢发动机排放的影响
4.5 EGR的化学稀释效应和热效应
4.6 本章小结
5 EGR作用下不同点火正时对氢发动机性能的影响
5.1 点火正时对缸内燃烧的影响
5.1.1 点火正时对缸内压力温度的影响
5.1.2 点火正时对缸内燃烧放热的影响
5.2 点火正时对氢发动机性能的影响
5.2.1 点火正时对指示功率的影响
5.2.2 点火正时对指示热效率的影响
5.2.3 点火正时对NO排放的影响
5.3 EGR作用下最佳点火正时分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental Investigation for NOx Emission Reduction in Hydrogen Fueled Spark Ignition Engine Using Spark Timing Retardation, Exhaust Gas Recirculation and Water Injection Techniques[J]. JEERAGAL Ramesh,K.A.Subramanian. Journal of Thermal Science. 2019(04)
[2]氢发动机低温燃烧特性的研究[J]. 秦朝举,杨振中,张卫正,宋立业,原彦鹏. 汽车工程. 2017(02)
[3]郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析[J]. 侯丽朋,唐军,赵荣钦,刘秉涛,丁明磊,张战平. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]近20年来我国空气污染研究热点与趋势的文献计量分析[J]. 曹永强,朱明明. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]热EGR氢内燃机的动力性和排放[J]. 段俊法,刘福水,孙柏刚. 内燃机工程. 2016(01)
[6]热EGR对氢内燃机性能及排放影响的试验研究[J]. 孙大伟,刘福水,孙柏刚,周磊. 内燃机学报. 2009(02)
博士论文
[1]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
本文编号：3159699
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景
1.2.1 环境及能源问题
1.2.2 内燃机替代燃料
1.3 氢内燃机发展现状
1.4 氢内燃机EGR技术及发展现状
1.5 课题研究意义
1.6 研究内容及方法
1.7 本章小结
2 研究对象及试验方案
2.1 研究对象
2.1.1 发动机及实验台架
2.1.2 发动机三维建模
2.2 研究方案
2.2.1 研究方案制定
2.2.2 参数确定及依据
2.3 本章小结
3 仿真模型建立及模拟参数设置
3.1 FIRE软件介绍
3.2 模拟网格划分
3.3 模拟参数设置
3.3.1 初始边界条件确定
3.3.2 计算步长选取
3.3.3 数学模型选取
3.3.4 方程离散和求解方法
3.4 本章小结
4 不同EGR率对氢发动机性能的影响
4.1 不同EGR率对进气过程的影响
4.1.1 EGR对缸内充量状态的影响
4.1.2 EGR对缸内主要充量成分的影响
4.2 不同EGR率对缸内燃烧放热的影响
4.2.1 EGR对最高放热率的影响
4.2.2 EGR对燃烧相位的影响
4.3 不同EGR率对缸内温度压力的影响
4.3.1 EGR对缸内温度的影响
4.3.2 EGR对缸内压力的影响
4.4 不同EGR率对氢发动机排放的影响
4.5 EGR的化学稀释效应和热效应
4.6 本章小结
5 EGR作用下不同点火正时对氢发动机性能的影响
5.1 点火正时对缸内燃烧的影响
5.1.1 点火正时对缸内压力温度的影响
5.1.2 点火正时对缸内燃烧放热的影响
5.2 点火正时对氢发动机性能的影响
5.2.1 点火正时对指示功率的影响
5.2.2 点火正时对指示热效率的影响
5.2.3 点火正时对NO排放的影响
5.3 EGR作用下最佳点火正时分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental Investigation for NOx Emission Reduction in Hydrogen Fueled Spark Ignition Engine Using Spark Timing Retardation, Exhaust Gas Recirculation and Water Injection Techniques[J]. JEERAGAL Ramesh,K.A.Subramanian. Journal of Thermal Science. 2019(04)
[2]氢发动机低温燃烧特性的研究[J]. 秦朝举,杨振中,张卫正,宋立业,原彦鹏. 汽车工程. 2017(02)
[3]郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析[J]. 侯丽朋,唐军,赵荣钦,刘秉涛,丁明磊,张战平. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]近20年来我国空气污染研究热点与趋势的文献计量分析[J]. 曹永强,朱明明. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]热EGR氢内燃机的动力性和排放[J]. 段俊法,刘福水,孙柏刚. 内燃机工程. 2016(01)
[6]热EGR对氢内燃机性能及排放影响的试验研究[J]. 孙大伟,刘福水,孙柏刚,周磊. 内燃机学报. 2009(02)
博士论文
[1]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
本文编号：3159699
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3159699.html
