多段喷射缸内直喷汽油机排放特性实验研究

发布时间：2017-07-25 22:22

  本文关键词：多段喷射缸内直喷汽油机排放特性实验研究

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【摘要】：有研究认为GDI汽油机产生的微粒数要明显多于带有微粒捕集器的柴油机和传统的进气道喷射汽油机，而且这些微粒的粒径一般都要小于100nm。近期的医学研究表明，，粒径小于100nm的超细微粒对人体健康的危害程度要远大于粒径超过100nm的大颗粒。所以研究GDI微粒的排放，并且试图改进技术来降低微粒的数量和质量的排放具有重要意义。单点的喷油方式在微粒排放等方面较GDI汽油机有着较大的优势。而GDI汽油机在冷启动及大负荷工况下有更高的进气效率。本文在中等负荷和小负荷下使用单点SPI组合GDI的喷油方式，对比研究组合喷油方式下和单纯的GDI喷油方式下的燃烧和排放特性。 研究结果表明： 1)在均质模式下： a)从缸压、缸温及放热率曲线图来看，在0：10的喷油比例下缸内喷油时刻在300oCA BTDC和320oCA BTDC为最优。喷油提前角从260oCA BTDC变化到340oCA BTDC时CO和THC都随喷油时刻的提前整体呈降低的趋势。随喷油时刻的提前，NOx排放量呈增加的趋势。不同喷油时刻下微粒的数量浓度和质量浓度均呈单峰分布。各个相同喷油比例下微粒的总数量浓度随喷油时刻的变化有最小的总数量浓度并且综合考虑最佳的喷油时刻为320oCA BTDC。 b)缸压曲线随单点占喷油比重增加的总体趋势是缸压峰值增大并且峰值所在的位置约靠前。放热率峰值随气道/缸内喷油比例的增大越来越大，并且峰值的位置也越来越靠前。缸内平均温度峰值随气道/缸内喷油比例的增大越来越大，并且峰值的位置也越来越靠前。CO、THC的排放量随喷油比例的增加整体呈降低的趋势NOx的排放量整体呈增加的趋势。微粒排放峰值整体随单点/缸内比例的增加而下降。随比例的增加数量浓度的峰值向粒径减小的方向移动。微粒的质量浓度分布呈单峰分布，粒径峰值都落在聚集态微粒的粒径范围内。各个相同的喷油时刻下，微粒的总数量浓度随气道/缸内喷油比例的增加而成减小的趋势。最佳的喷油比例为7：3。各个不同的喷油比例下微粒的总质量浓度随喷油时刻变换时较为复杂。5：5和7：3喷油比例下的微粒总质量浓度要明显低于其它喷油比例下微粒的总质量浓度。 2)在稀燃模式下： a)随喷油比例的增加缸内的燃烧状况变好，缸压、放热率及缸温峰值都有提升。THC、CO整体随喷油比例的增大而降低，NOx排放随喷油比例的增加而升高；微粒的排放随喷油比例的增加数量浓度无论是核态微粒还是粒径稍大的初始颗粒和聚集态颗粒的数量都整体呈降低的趋势。 b)喷油比例为3：7和7：3两种情况下，随喷油提前角从110o(CA BTDC)推迟到80o(CA BTDC)的过程中缸内压力、放热率、缸内温度的峰值都呈增大的趋势。随喷油推迟，两种比例下CO排放量要升高，THC的排放量要降低，NOx排放量要升高。3：7的喷油比例下（以缸内喷油为主）随喷油的推迟微粒的排放量要升高，而7：3的喷油比例下（以单点喷油为主），微粒的排放量随喷油的推迟整体呈降低的趋势。 c)随点火时刻的提前,各个喷油比例和喷油时刻下缸内压力、放热率、缸内温度的峰值整体呈逐渐增加，但是在0：10的喷油比例下，80o(CA BTDC)的喷油时刻时点火提前到25o(CA BTDC)时缸内压力、放热率、缸内温度峰值出现了下降的趋势。微粒数量浓度、质量浓度都呈单峰分布，并且随点火时刻的变化整体的变化趋势是随点火提前峰值升高。
【关键词】：多段喷射 SPI组合GDI 排放特性研究
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK411.5
【目录】：

• 摘要6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 GDI 与传统单点喷油的排放特性11-12
• 1.3 汽油机主要排放物的形成机理12-15
• 1.4 本文的研究内容及意义15-17
• 第二章 实验方法及实验系统17-27
• 2.1 发动机台架介绍17-18
• 2.2 发动机数据采集系统及实验仪器18-23
• 2.3 发动机控制系统23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 均质模式下的燃烧及排放特性研究27-43
• 3.1 喷油时刻对燃烧及排放特性的影响27-33
• 3.1.1 喷油时刻对缸内燃烧状况的影响28-30
• 3.1.2 喷油时刻对气体排放特性的影响30-31
• 3.1.3 喷油时刻对微粒排放特性的影响31-33
• 3.2 喷油比例对燃烧及排放特性的研究33-38
• 3.2.1 喷油比例对缸内燃烧状况的影响33-35
• 3.2.2 喷油比例对气体排放特性的影响35-37
• 3.2.3 喷油比例对微粒排放特性的研究37-38
• 3.3 喷油时刻及比例对微粒总数量和总质量的综合影响38-40
• 3.4 本章小结40-43
• 第四章 稀燃模式下的燃烧及排放特性研究43-75
• 4.1 喷油比例对燃烧及排放特性的影响44-50
• 4.1.1 喷油比例对缸内燃烧状况的影响44-46
• 4.1.2 喷油比例对气体排放特性的影响46-48
• 4.1.3 喷油比例对微粒排放特性的影响48-50
• 4.2 喷油时刻对燃烧及排放特性的影响50-60
• 4.2.1 喷油时刻对缸内燃烧状况的影响51-55
• 4.2.2 喷油时刻对气体排放特性的影响55-57
• 4.2.3 喷油时刻对微粒排放特性的影响57-60
• 4.3 点火时刻对燃烧及排放特性的影响60-73
• 4.3.1 点火时刻对缸内燃烧状况的影响60-65
• 4.3.2 点火时刻对气体排放特性的影响65-69
• 4.3.3 点火时刻对微粒排放特性的影响69-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 全文总结及工作展望75-77
• 5.1 全文总结75-76
• 5.2 工作展望76-77
• 参考文献77-81
• 作者简介81-83
• 致谢83

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本文编号：573615