中低转速下掺氢对缸内直喷汽油机燃烧与排放的影响

发布时间：2023-05-03 22:35

　　内燃机排放对环境的影响愈演愈烈,减少排放势在必行。氢气作为一种很有前途的能源,凭借其优良的理化特性在内燃机中将占据重要角色。纯氢内燃机主要存在动力性不足和储存困难的问题,还需要更多时间发展。相比而言,以汽油燃料为主,通过在传统缸内直喷汽油机中添加氢气,改变掺氢能量比例可以有效利用氢燃料的优点改善纯油燃料带来的一些问题。考虑到车辆常用转速在中低转速;且通过汽油的稀燃极限范围确定了负荷区间为中高负荷。综上,本文通过数值模拟方式探究了在中低转速与中高负荷下,不同掺氢能量比对缸内直喷汽油机燃烧和排放的影响。本文的主要工作是:首先根据实测的发动机结构参数,运用Solid Works建立了发动机三维模型;然后通过AVL-FIRE进行仿真计算;最后,通过对比分析掺氢后与掺氢前的动力性、经济性、排放性差异来总结掺氢对缸内直喷汽油机的影响。同时通过对动力性、经济性、排放性的综合分析评价为中低转速、中高负荷下的掺氢策略提供理论指导。本文采用氢气在进气道内喷射,汽油在缸内直喷。在相同负荷下固定总能量,随着掺氢能量比的增加,汽油能量将随之减少。研究结果表明:相比于原机而言,在相同转速、同一负荷下,当掺氢能量比...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景
        1.2.1 能源危机和环境污染
        1.2.2 替代燃料的选择
        1.2.3 氢能发展前景
    1.3 研究现状
        1.3.1 纯氢内燃机
        1.3.2 掺氢内燃机
    1.4 研究内容和研究方法
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究方法
    1.5 本章小结
2 CFD计算理论基础
    2.1 AVL-FIRE简介
    2.2 控制方程
    2.3 湍流模型
    2.4 燃烧模型
    2.5 NO_X排放模型
    2.6 数值计算方法
        2.6.1 控制方程离散化
        2.6.2 求解方法
    2.7 本章小结
3 研究方案及计算参数设置
    3.1 研究对象
    3.2 研究方案
        3.2.1 变量参数的选取
        3.2.2 参数水平值的选取及依据
    3.3 几何模型
    3.4 网格划分
    3.5 计算参数的设置
        3.5.1 初始条件和边界条件
        3.5.2 计算步长的选取
    3.6 数值模型的验证
        3.6.1 试验装置
        3.6.2 试验结果与数值模拟的对比
    3.7 本章小结
4 掺氢对缸内混合气质量的影响
    4.1 掺氢对缸内空气质流量的影响
    4.2 掺氢对缸内湍动能的影响
    4.3 掺氢对缸内浓度场的影响
    4.4 掺氢对均匀性系数的影响
    4.5 本章小结
5 掺氢对汽油机燃烧和排放性能的影响
    5.1 掺氢对缸内燃烧特性的影响
        5.1.1 掺氢对缸内燃烧温度和压力的影响
        5.1.2 掺氢对缸内压力峰值时刻的影响
    5.2 掺氢对汽油机动力性和经济性的影响
    5.3 掺氢对汽油机排放性的影响
        5.3.1 掺氢对CO和NO排放物的影响
        5.3.2 掺氢对CO₂排放物的影响
    5.4 掺氢对汽油机性能综合评价分析
    5.5 本章小结
6 总结和展望
    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



本文编号：3807418