柴油/天然气双燃料发动机燃烧策略的研究
发布时间：2021-05-18 22:42
随着排放法规的日益严苛和能源危机,柴油/天然气双燃料发动机因其良好的动力性、经济性以及低排放成为研究热点。在不改变原柴油机机械结构和废气处理装置采用氧化型催化器的前提下,提高双燃料发动机的经济性、可靠性和降低排放是本文主要解决的问题。本文采用实验与数值模拟相结合的方法,针对柴油/天然气双燃料发动机不同负荷区域燃烧特点和需要解决的问题,开展燃烧策略的研究,提高可靠性和降低排放。具体研究内容为:（1）为了能深入地了解柴油/天然气双燃料发动机燃烧过程,建立了柴油/天然气双燃料发动机燃烧机理模型。该模型由多维模型和柴油/天然气双燃料简化动力学模型耦合而成,多维模型模拟发动机缸内复杂的气流运动和柴油喷射现象,双燃料简化动力学模型模拟燃烧的化学过程。将燃烧机理模型计算结果与试验结果验证比较,燃烧机理模型对滞燃期、缸内压力曲线、最大缸内压力位置以及排放的预测与试验结果较吻合,可用于燃烧策略的研究,寻求高效低排燃烧模式。（2）本文以正庚烷、甲烷分别作为柴油、天然气的参比燃料,开展构建柴油/天然气双燃料简化动力学模型的研究,建立了包含77组分和136个基元反应的柴油/天然气双燃料简化动力学模型。该模型重...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 双燃料发动机研究现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.3 双燃料发动机燃烧模型研究现状
1.4 双燃料发动机燃烧策略
1.4.1 稀薄燃烧策略
1.4.2 PPCI燃烧策略
1.4.3 多次喷射策略
1.5 研究意义和内容
1.6 课题来源
第二章 掺烧发动机燃烧机理模型的建立
2.1 双燃料发动机燃烧模型
2.1.1 双燃料发动机燃烧模型发展
2.1.2 双燃料发动机燃烧模型的构成
2.1.3 双燃料发动机燃烧机理模型的耦合
2.2 柴油/天然气双燃料简化动力学模型
2.2.1 正庚烷、甲烷详细反应动力学机理模型
2.2.2 正庚烷/甲烷预混低温氧化简化动力学子模型
2.2.3 正庚烷简化动力学机理模型
2.2.4 甲烷简化动力学机理模型
2.2.5 NO_x生成子模型
2.3 正庚烷/甲烷简化动力学机理验证
2.3.1 滞燃期验证
2.3.2 重要组分验证
2.4 双燃料发动机多维模型的建立
2.4.1 三维CFD数学模型
2.4.2 计算网格和初始边界条件
2.4.3 计算模型选择
2.5 双燃料发动机燃烧模型的验证
2.6 本章小结
第三章 双燃料发动机大负荷燃烧策略的研究
3.1 双燃料发动机可靠性问题
3.2 MILBSRC燃烧策略
3.2.1 稀薄燃烧策略
3.2.2 DSR控制
3.2.3 多次喷射策略
3.3 MILBSRC控制参数标定
3.3.1 多目标函数
3.3.2 基于MILBSRC策略的多目标优化研究
3.4 MILBSRC策略结果分析
3.5 本章小结
第四章 双燃料发动机中小负荷燃烧策略研究
4.1 柴油喷射方式
4.2 PPCI对燃烧性能和排放的影响
4.2.1 PPCI对燃烧过程的影响
4.2.2 PPCI对燃烧性能和排放的影响
4.2.3 PPCI策略燃烧结果分析
4.3 双燃料发动机模式切换面优化
4.3.1 模式切换面优化策略
4.3.2 模式切换面优化结果
4.4 双燃料发动机模式切换过程优化控制
4.4.1 模式切换系统
4.4.2 模式切换模型
4.4.3 CMAC-PID复合控制算法
4.4.4 控制仿真实现及结果分析
4.5 本章小节
第五章 掺烧电控系统实现与试验验证
5.1 掺烧电控系统总体结构
5.2 模式切换控制板设计与实现
5.2.1 被动掺烧切换控制板
5.2.2 主动掺烧切换控制板
5.3 掺烧ECU设计与实现
5.3.1 柴油喷嘴驱动电路设计
5.3.2 交错并联升压Boost电路
5.3.3 掺烧ECU软件设计
5.4 试验验证
5.4.1 试验装置
5.4.2 试验仪器
5.4.3 柴油喷射系统试验与结果
5.4.4 MILBSRC策略验证
5.4.5 PPCI策略验证
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究内容与结论
6.2 主要成果和创新点
6.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
附录
致谢
附件
本文编号：3194609
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 双燃料发动机研究现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.3 双燃料发动机燃烧模型研究现状
1.4 双燃料发动机燃烧策略
1.4.1 稀薄燃烧策略
1.4.2 PPCI燃烧策略
1.4.3 多次喷射策略
1.5 研究意义和内容
1.6 课题来源
第二章 掺烧发动机燃烧机理模型的建立
2.1 双燃料发动机燃烧模型
2.1.1 双燃料发动机燃烧模型发展
2.1.2 双燃料发动机燃烧模型的构成
2.1.3 双燃料发动机燃烧机理模型的耦合
2.2 柴油/天然气双燃料简化动力学模型
2.2.1 正庚烷、甲烷详细反应动力学机理模型
2.2.2 正庚烷/甲烷预混低温氧化简化动力学子模型
2.2.3 正庚烷简化动力学机理模型
2.2.4 甲烷简化动力学机理模型
2.2.5 NO_x生成子模型
2.3 正庚烷/甲烷简化动力学机理验证
2.3.1 滞燃期验证
2.3.2 重要组分验证
2.4 双燃料发动机多维模型的建立
2.4.1 三维CFD数学模型
2.4.2 计算网格和初始边界条件
2.4.3 计算模型选择
2.5 双燃料发动机燃烧模型的验证
2.6 本章小结
第三章 双燃料发动机大负荷燃烧策略的研究
3.1 双燃料发动机可靠性问题
3.2 MILBSRC燃烧策略
3.2.1 稀薄燃烧策略
3.2.2 DSR控制
3.2.3 多次喷射策略
3.3 MILBSRC控制参数标定
3.3.1 多目标函数
3.3.2 基于MILBSRC策略的多目标优化研究
3.4 MILBSRC策略结果分析
3.5 本章小结
第四章 双燃料发动机中小负荷燃烧策略研究
4.1 柴油喷射方式
4.2 PPCI对燃烧性能和排放的影响
4.2.1 PPCI对燃烧过程的影响
4.2.2 PPCI对燃烧性能和排放的影响
4.2.3 PPCI策略燃烧结果分析
4.3 双燃料发动机模式切换面优化
4.3.1 模式切换面优化策略
4.3.2 模式切换面优化结果
4.4 双燃料发动机模式切换过程优化控制
4.4.1 模式切换系统
4.4.2 模式切换模型
4.4.3 CMAC-PID复合控制算法
4.4.4 控制仿真实现及结果分析
4.5 本章小节
第五章 掺烧电控系统实现与试验验证
5.1 掺烧电控系统总体结构
5.2 模式切换控制板设计与实现
5.2.1 被动掺烧切换控制板
5.2.2 主动掺烧切换控制板
5.3 掺烧ECU设计与实现
5.3.1 柴油喷嘴驱动电路设计
5.3.2 交错并联升压Boost电路
5.3.3 掺烧ECU软件设计
5.4 试验验证
5.4.1 试验装置
5.4.2 试验仪器
5.4.3 柴油喷射系统试验与结果
5.4.4 MILBSRC策略验证
5.4.5 PPCI策略验证
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究内容与结论
6.2 主要成果和创新点
6.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
附录
致谢
附件
本文编号：3194609
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