基于燃料设计的多缸汽油机HCCI燃烧及排放特性的试验研究

发布时间：2017-06-18 09:14

  本文关键词：基于燃料设计的多缸汽油机HCCI燃烧及排放特性的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：资源短缺与环境问题这两大世界性难题的日益凸显对内燃机的经济性和排放性提出了更高的要求。均质充量压缩燃烧（HCCI）作为一种新型的高效、清洁燃烧,在提高内燃机热效率和降低尾气排放上表现出巨大的潜力。实现HCCI的技术手段很多，但都存在着各自的瓶颈，制约着HCCI的实用化。其中燃料设计作为技术手段之一，具有较快的响应速度，较宽的负荷范围，且不需要改变发动机的固有结构，表现出了一定优势。因此本课题研究了基于双燃料技术的HCCI燃烧及排放特性的相关问题。 基于优化动力技术，对一台1.5L四缸汽油机进行了改造，调整压缩比至13，利用排气的热量加热进气，同时基于双燃料技术，在原汽油喷射系统的基础上安装了独立的正庚烷喷射系统，最终在汽油发动机上实现了稳定的双燃料HCCI燃烧。为了研究不同工况双燃料HCCI的燃烧及排放特性，分别探讨了EGR率、进气温度、火花辅助对双燃料HCCI的影响。在不同的汽油/正庚烷配比下使EGR率在0至45%之间变化，进气温度在最低55℃、最高170℃的区间内变化，点火时刻在上止点前0°CA至100°CA的区间内变化，对每个工况下的压力和排放数据进行平均处理。 对EGR率的试验分析表明：随着汽油比率的增加，燃烧相位推迟，燃烧持续期延长，最优工况点对应的EGR率降低，HC和CO排放随之增加；提高正庚烷的比率，HCCI燃烧对EGR敏感性降低，可以提高EGR率上限；在同一燃料比率下，随着EGR的变化，CA10与CA50有线性关系，其斜率与燃料中汽油比率正相关。 对进气温度的试验分析表明：进气温度主要影响正庚烷的低温放热过程及进气充量的密度，当进气温度降低时这两方面对燃烧放热和缸内温度氛围都产生了抑制作用；随着汽油在双燃料中占比增加，HCCI运行的进气温度区间越来越窄，且平均进气温度越来越高；在同一燃料比率下，随着进气温度的变化，CA10与CA50有线性关系，线性相关点中相位最靠后的点为最优工况点；在一定的燃料混合比率下，随进气温度的降低，HC及CO的排放呈现出先缓后急的上升趋势。 最后探讨了火花辅助对双燃料HCCI的影响，试验分析表明：火花辅助对于双燃料HCCI的作用主要是提前燃烧相位，且正庚烷在燃料中占比越少提前效果越明显；在同一燃料配比下，点火提前角在上止点前30°CA至40°CA的较为狭窄的区间内时对相位影响最大，当点火过早或过晚时影响都很小；当正庚烷在燃料中占比较少时，，加入火花辅助对改善各项循环变动效果显著。
【关键词】：均质充量压缩燃烧（HCCI） 双燃料技术 优化动力技术 汽油机 EGR率 进气温度 火花辅助
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 课题背景11-13
• 1.2 HCCI 燃烧模式及其面临的技术瓶颈13-16
• 1.2.1 HCCI 燃烧特性13-14
• 1.2.2 HCCI 燃烧模式面临的技术挑战14-16
• 1.3 HCCI 发动机研究发展现状16-24
• 1.3.1 基于燃烧氛围的 HCCI 研究进展16-21
• 1.3.2 基于燃烧设计的 HCCI 研究进展21-24
• 1.4 本课题研究的思路24-28
• 1.4.1 本课题的引出24-26
• 1.4.2 研究的方法及研究内容26-27
• 1.4.3 课题的意义27-28
• 本章小结28-29
• 第二章 基于双燃料的多缸汽油 HCCI 发动机台架试验装置及测控系统29-39
• 2.1 NSE1.5 四缸汽油机台架及附属试验装置29-32
• 2.1.1 试验用原型发动机30-31
• 2.1.2 基于双燃料技术对原发动机的改造31-32
• 2.2 试验台架测控系统32-37
• 2.2.1 湘仪 FC2000 发动机台架测控系统32-33
• 2.2.2 NSE1.5 发动机控制系统（ECU）33-36
• 2.2.3 发动机进排气换热系统、外部 EGR 及增压系统、尾气测试系统36-37
• 2.3 燃烧和排放相关参数的定义及计算原理37-38
• 本章小结38-39
• 第三章 EGR 率对汽油/正庚烷 HCCI 燃烧和排放的影响39-49
• 3.1 汽油/正庚烷 HCCI 燃烧模式的实现39-40
• 3.2 基于 EGR 率的汽油/正庚烷 HCCI 试验研究40-47
• 本章小结47-49
• 第四章 进气温度对汽油/正庚烷 HCCI 燃烧和排放的影响49-59
• 4.1 进气温度控制系统49-51
• 4.2 基于进气温度的汽油/正庚烷 HCCI 试验研究51-58
• 本章小结58-59
• 第五章 火花辅助对汽油/正庚烷 HCCI 燃烧和排放的影响59-71
• 5.1 火花辅助技术59-60
• 5.2 基于火花辅助的汽油/正庚烷 HCCI 试验研究60-70
• 本章小结70-71
• 第六章 全文总结及今后工作展望71-73
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 今后工作展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间发表的学术论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李锦;许建昌;马杰;徐达;;我国重型车满足欧Ⅳ/Ⅴ标准的技术路线选择[J];城市车辆;2006年05期

2 汪卫东;国外三大汽车排放法规体系[J];柴油机设计与制造;2003年04期

3 王志;张志福;徐帆;阳冬波;王建昕;;多缸汽油HCCI发动机燃烧循环变动的研究[J];内燃机工程;2010年03期

4 王万利,宋钧,周校平,黄震;柴油机排放法规及控制技术分析(一)[J];内燃机;2002年04期

5 王志,王建昕,帅石金,马青峻;火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响[J];内燃机学报;2005年02期

6 尧命发,郑尊清,秦静,汪洋,余本雄;二甲基醚/天然气双燃料均质压燃的燃烧特性[J];燃烧科学与技术;2004年01期

7 郑尊清,尧命发;废气再循环对二甲醚/天然气双燃料均质压燃燃烧过程和排放特性的影响[J];燃烧科学与技术;2004年03期

8 马骏骏;吕兴才;吉丽斌;黄震;;预混合比例实时优化控制正庚烷复合HCCI燃烧[J];燃烧科学与技术;2009年04期

9 郑华航;张旭洲;李忠照;沈义涛;章健勇;方俊华;吕兴才;黄震;;火花辅助对多缸汽油机HCCI燃烧及排放的影响[J];上海交通大学学报;2012年05期

10 董红义;帅石金;李儒龙;王建昕;;柴油机排气后处理技术最新进展与发展趋势[J];小型内燃机与摩托车;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 侯玉春;燃料设计控制HCCI燃烧与排放的试验研究[D];上海交通大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 缪金荣;基于优化动力技术的增程式混合动力汽油机HCCI燃烧研究[D];上海交通大学;2011年

2 张旭洲;基于OKP技术汽油HCCI发动机燃烧特性及负荷拓展的试验研究[D];上海交通大学;2012年

  本文关键词：基于燃料设计的多缸汽油机HCCI燃烧及排放特性的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：458721