非道路移动机械用柴油机缸内燃烧过程优化
发布时间：2021-05-11 23:23
随着我国基础设施建设不断加强以及城镇化进程的加快,非道路移动机械用柴油机使用数量不断增加。相对于道路用柴油机而言,非道路移动机械用柴油机排放指标相对落后,由此带来的污染物排放影响巨大。因此针对非道路移动机械用柴油机的污染防治和减排工作亟待展开。本文针对一款R4105ZD非道路移动机械用柴油机燃烧系统进行了优化研究。原机采用电控单体泵燃油系统,台架测试结果表明:在不加装后处理系统时,排放结果可满足第三阶段法规要求,但无法满足非道路第四阶段排放法规要求。基于CONVERGE软件建立了柴油机燃烧系统仿真模型,并基于缸压及压力升高率曲线对模型有效性进行了验证。利用验证后的仿真模型,采用数值模拟的方法对缸内燃烧过程影响因素进行了优化分析,探究了双涡流燃烧室关键结构参数、喷油参数以及进气系统参数对柴油机性能及排放特性的影响,进而为非道路移动机械用柴油机燃烧系统参数匹配提供指导。对燃烧室结构参数仿真分析结果表明:当油束贯穿距离较小时,,随着径深比增加,压缩过程缸内挤流及逆挤流强度减弱,燃烧速率降低,Soot生成量增加;当油束贯穿距离较大时,径深比对燃烧过程及排放特性的影响呈相反规律。随着燃烧室中央凸...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外非道路排放法规
1.2.1 美国非道路用柴油机排放法规
1.2.2 欧盟非道路用柴油机排放法规
1.2.3 我国非道路用柴油机排放法规
1.3 降低柴油机排放的技术措施
1.4 燃烧系统优化研究现状
1.4.1 燃油喷射系统参数优化研究现状
1.4.2 进气系统参数优化研究现状
1.4.3 燃烧室参数优化研究现状
1.4.4 喷油器结构参数优化研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 试验台搭建及结果分析
2.1 实验台架设计及搭建
2.2 测试系统设计
2.3 实验方案设计
2.4 原机测试结果分析
2.5 本章小结
第3章 双涡流系统燃烧室结构优化分析
3.1 双涡流燃烧系统仿真模型建立及验证
3.1.1 燃烧室参数定义
3.1.2 柴油机主技术参数
3.1.3 模型建立网格划分
3.1.4 模型选择及验证
3.2 燃烧室径深比对混合气形成与燃烧特性的影响
3.2.1 径深比对对发动机性能的影响分析
3.2.2 径深比对发动机Soot及NOx排放的影响
3.3 燃烧室中央凸台高度对混合气形成与燃烧特性的影响
3.3.1 凸台高度对柴油机性能的影响规律分析
3.3.2 凸台高度高度对发动机Soot及NOx排放的影响分析
3.4 燃烧室凹坑半径对混合气形成与燃烧特性的影响
3.4.1 凹坑半径R对柴油机性能的影响规律分析
3.4.2 凹坑半径对发动机Soot和NOx排放的影响分析
3.5 燃烧室缩口倾角对混合气形成与燃烧特性的影响
3.5.1 缩口倾角大小对发动机性能的影响分析
3.5.2 缩口倾角大小对发动机Soot及NOx排放的影响分析
3.6 本章小结
第4章 双涡流燃烧系统喷油参数优化分析
4.1 喷油提前角对发动机性能与排放特性的影响
4.1.1 喷油提前角对发动机燃烧特性的影响分析
4.1.2 喷油提前角对发动机Soot及NOx排放的影响
4.2 喷油器探出距离对发动机性能与排放特性的影响
4.2.1 探出距离对发动机性能的影响分析
4.2.2 探出距离对发动机Soot及NOx排放的影响
4.3 喷射夹角对发动机性能与排放特性的影响
4.3.1 喷射夹角对发动机性能的影响分析
4.3.2 喷射夹角对发动机Soot及NOx排放的影响
4.4 孔数及孔径对发动机性能与排放特性的影响
4.4.1 孔径及孔数对发动机性能的影响分析
4.4.2 孔径及孔数对发动机Soot及NOx排放的影响
4.5 喷油压力对发动机性能与排放特性的影响
4.5.1 喷油压力对发动机性能的影响分析
4.5.2 喷油压力对发动机Soot及NOx排放的影响分析
4.6 本章小结
第5章 双涡流燃烧系统进气系统优化分析
5.1 进气涡流比对发动机性能与排放特性的影响
5.1.1 涡流比对发动机性能的影响分析
5.1.2 涡流比对发动机Soot及NOx排放的影响
5.2 EGR率比对发动机性能与排放特性的影响
5.2.1 EGR率对发动机性能的影响分析
5.2.2 EGR率对发动机Soot及NOx排放的影响分析
5.3 进气温度对发动机性能与排放特性的影响
5.3.1 进气温度对发动机性能的影响分析
5.3.2 进气温度对发动机Soot及NOx排放的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃烧室缩口位置对重型柴油机影响的数值模拟研究[J]. 王浒,姚鑫,李临蓬,郑尊清,尧命发. 小型内燃机与车辆技术. 2019(04)
[2]喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究[J]. 张珠元,林浩,沈黎明,罗福强. 机械设计与制造. 2019(07)
[3]重型柴油车满足近零排放法规的技术分析[J]. 帅石金,刘世宇,马骁,张俊,王国仰,果泽先,蔡开源,肖建华. 汽车安全与节能学报. 2019(01)
[4]两次喷射参数及EGR对汽油压燃（GCI）燃烧及排放的影响[J]. 郑尊清,查海恩,刘海峰,陈鹏,马乃锋,杨彬. 燃烧科学与技术. 2018(04)
[5]柴油机燃烧室径深比对性能的影响研究[J]. 王琛秋,郑清平,刘晓日,王雅纯,贾新颖. 河北工业大学学报. 2018(02)
[6]基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究[J]. 张艳辉,杜辉,孙传红. 内燃机工程. 2018(02)
[7]进气系统耦合燃烧室形状对船用柴油机燃烧和排放的影响[J]. 赵昌普,王耀辉,孙雅坤,张志刚,朱亚永,郑尊清. 燃烧科学与技术. 2018(01)
[8]喷油参数对丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放影响[J]. 孙万臣,李鹏磊,郭亮,李国良,程鹏,杜家坤. 内燃机学报. 2017(05)
[9]降低非道路用柴油机排放试验[J]. 陈占耀,贾义,李亚楠,马志豪,张恒. 河南科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]喷油器结构对柴油机NOX和碳烟排放影响的研究[J]. 仲达,罗福强,夏骅,周群. 机械设计与制造. 2016(08)
硕士论文
[1]柴油机燃烧系统参数优化匹配的数值模拟和试验研究[D]. 周均涛.华中科技大学 2013
[2]柴油机喷油与EGR耦合控制机理数值模拟研究[D]. 李研芳.天津大学 2010
[3]非道路用直喷柴油机排放物控制研究[D]. 熊锋.武汉理工大学 2009
本文编号：3182295
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外非道路排放法规
1.2.1 美国非道路用柴油机排放法规
1.2.2 欧盟非道路用柴油机排放法规
1.2.3 我国非道路用柴油机排放法规
1.3 降低柴油机排放的技术措施
1.4 燃烧系统优化研究现状
1.4.1 燃油喷射系统参数优化研究现状
1.4.2 进气系统参数优化研究现状
1.4.3 燃烧室参数优化研究现状
1.4.4 喷油器结构参数优化研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 试验台搭建及结果分析
2.1 实验台架设计及搭建
2.2 测试系统设计
2.3 实验方案设计
2.4 原机测试结果分析
2.5 本章小结
第3章 双涡流系统燃烧室结构优化分析
3.1 双涡流燃烧系统仿真模型建立及验证
3.1.1 燃烧室参数定义
3.1.2 柴油机主技术参数
3.1.3 模型建立网格划分
3.1.4 模型选择及验证
3.2 燃烧室径深比对混合气形成与燃烧特性的影响
3.2.1 径深比对对发动机性能的影响分析
3.2.2 径深比对发动机Soot及NOx排放的影响
3.3 燃烧室中央凸台高度对混合气形成与燃烧特性的影响
3.3.1 凸台高度对柴油机性能的影响规律分析
3.3.2 凸台高度高度对发动机Soot及NOx排放的影响分析
3.4 燃烧室凹坑半径对混合气形成与燃烧特性的影响
3.4.1 凹坑半径R对柴油机性能的影响规律分析
3.4.2 凹坑半径对发动机Soot和NOx排放的影响分析
3.5 燃烧室缩口倾角对混合气形成与燃烧特性的影响
3.5.1 缩口倾角大小对发动机性能的影响分析
3.5.2 缩口倾角大小对发动机Soot及NOx排放的影响分析
3.6 本章小结
第4章 双涡流燃烧系统喷油参数优化分析
4.1 喷油提前角对发动机性能与排放特性的影响
4.1.1 喷油提前角对发动机燃烧特性的影响分析
4.1.2 喷油提前角对发动机Soot及NOx排放的影响
4.2 喷油器探出距离对发动机性能与排放特性的影响
4.2.1 探出距离对发动机性能的影响分析
4.2.2 探出距离对发动机Soot及NOx排放的影响
4.3 喷射夹角对发动机性能与排放特性的影响
4.3.1 喷射夹角对发动机性能的影响分析
4.3.2 喷射夹角对发动机Soot及NOx排放的影响
4.4 孔数及孔径对发动机性能与排放特性的影响
4.4.1 孔径及孔数对发动机性能的影响分析
4.4.2 孔径及孔数对发动机Soot及NOx排放的影响
4.5 喷油压力对发动机性能与排放特性的影响
4.5.1 喷油压力对发动机性能的影响分析
4.5.2 喷油压力对发动机Soot及NOx排放的影响分析
4.6 本章小结
第5章 双涡流燃烧系统进气系统优化分析
5.1 进气涡流比对发动机性能与排放特性的影响
5.1.1 涡流比对发动机性能的影响分析
5.1.2 涡流比对发动机Soot及NOx排放的影响
5.2 EGR率比对发动机性能与排放特性的影响
5.2.1 EGR率对发动机性能的影响分析
5.2.2 EGR率对发动机Soot及NOx排放的影响分析
5.3 进气温度对发动机性能与排放特性的影响
5.3.1 进气温度对发动机性能的影响分析
5.3.2 进气温度对发动机Soot及NOx排放的影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃烧室缩口位置对重型柴油机影响的数值模拟研究[J]. 王浒,姚鑫,李临蓬,郑尊清,尧命发. 小型内燃机与车辆技术. 2019(04)
[2]喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究[J]. 张珠元,林浩,沈黎明,罗福强. 机械设计与制造. 2019(07)
[3]重型柴油车满足近零排放法规的技术分析[J]. 帅石金,刘世宇,马骁,张俊,王国仰,果泽先,蔡开源,肖建华. 汽车安全与节能学报. 2019(01)
[4]两次喷射参数及EGR对汽油压燃（GCI）燃烧及排放的影响[J]. 郑尊清,查海恩,刘海峰,陈鹏,马乃锋,杨彬. 燃烧科学与技术. 2018(04)
[5]柴油机燃烧室径深比对性能的影响研究[J]. 王琛秋,郑清平,刘晓日,王雅纯,贾新颖. 河北工业大学学报. 2018(02)
[6]基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究[J]. 张艳辉,杜辉,孙传红. 内燃机工程. 2018(02)
[7]进气系统耦合燃烧室形状对船用柴油机燃烧和排放的影响[J]. 赵昌普,王耀辉,孙雅坤,张志刚,朱亚永,郑尊清. 燃烧科学与技术. 2018(01)
[8]喷油参数对丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放影响[J]. 孙万臣,李鹏磊,郭亮,李国良,程鹏,杜家坤. 内燃机学报. 2017(05)
[9]降低非道路用柴油机排放试验[J]. 陈占耀,贾义,李亚楠,马志豪,张恒. 河南科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]喷油器结构对柴油机NOX和碳烟排放影响的研究[J]. 仲达,罗福强,夏骅,周群. 机械设计与制造. 2016(08)
硕士论文
[1]柴油机燃烧系统参数优化匹配的数值模拟和试验研究[D]. 周均涛.华中科技大学 2013
[2]柴油机喷油与EGR耦合控制机理数值模拟研究[D]. 李研芳.天津大学 2010
[3]非道路用直喷柴油机排放物控制研究[D]. 熊锋.武汉理工大学 2009
本文编号：3182295
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3182295.html
