降低双阶段燃烧HC及CO的技术研究

发布时间：2017-09-22 18:21

  本文关键词：降低双阶段燃烧HC及CO的技术研究

  更多相关文章： 柴油机 燃烧 排放 未燃碳氢化合物 一氧化碳

【摘要】：双阶段燃烧作为柴油机一种新型燃烧模式,具备同时降低氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)生成的潜力,但其一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(HC)的生成量会大幅增加,进而导致热效率的下降。因此,在维持较低的NOx和PM生成量的前提下,找到降低CO和HC生成量的技术方法,成为了双阶段燃烧模式优化的重要研究内容之一。本文基于CA6DL2-35E3电控高压共轨柴油机,以试验的方式,采用单因素变量法,对降低双阶段燃烧HC和CO生成量的技术方法进行了探究。借助INCA标定系统,实现了对各种喷油参数的独立控制;采用分段研究的方法,先对低温阶段进行单独研究:以维持较低的NOx生成量为条件,以尽可能降低HC和CO生成量为目的,分析预喷油量、预喷正时、预喷次数、预喷油量比例等预喷参数对低温阶段的影响,对预喷参数进行优化;然后,对加入主喷之后的双阶段燃烧进行整体研究,分析主喷油量、主喷正时、喷油压力等主喷参数对双阶段燃烧HC和CO生成量的影响;最后,探究了主后喷间隔以及主后喷油量比例等后喷参数对降低双阶段燃烧HC和CO生成量的可能性。得到的主要结论有:1.低温燃烧阶段,增加预喷油量以及推迟预喷正时,可以降低HC和CO的生成量,但是受到压力升高率和NOx生成量的限制,其中NOx生成量的限制更为突出。2.低温燃烧阶段,与单次预喷相比,增加预喷次数,油气混合均匀程度的可控性增强,在维持NOx生成量基本不变的情况下,可通过适当增加预喷油量以及推迟喷油正时的方式,达到降低HC和CO生成量的目的,并提高经济性。增加预喷次数可改善低温阶段的排放和经济性能,但是随着喷油次数的增加,改善程度大幅降低。多次喷射时,油量递增、油量递减、均匀分配油量等不同的喷油策略中,均匀分配油量的喷油策略,综合效果最佳。3.提前主喷正时对降低双阶段燃烧CO的生成量有利,并可以在一定程度上减少碳烟排放,提高燃油经济性,但是受到NOx生成量的限制;主喷正时的改变对HC生成量的影响不大。在中、低负荷范围内,随着主喷油量的增加,双阶段燃烧CO和HC的生成量不断降低,烟度值也有所下降,燃油经济性有所提高,而NOx生成量却不断上升;但是当主喷油量过大时,由于燃烧的恶化,导致CO和HC的生成量开始增加,烟度值急剧上升,燃油经济性有所降低,而NOx生成量随之下降。4.喷油压力的改变对双阶段燃烧HC的生成量影响不大。喷油压力的增加能够降低双阶段燃烧CO的生成量,并且有利于烟度值的降低,提高燃油经济性,但同样受到NOx生成量的限制。5.在主后喷总油量为68mg/cyc的情况下,任何后喷参数的调整,都对降低双阶段燃烧HC和CO的生成量不利。但是合理匹配后喷参数,能够降低双阶段燃烧NOx的生成量,并减少碳烟排放,只是对燃油经济性有所损害。6.优化后的多次预喷虽然能够减少低温燃烧阶段CO和HC的生成量,但是对降低双阶段燃烧最终的CO和HC生成量没有帮助,反而会增加CO和HC的生成量,并导致烟度的增加。但是,它对进一步降低NOx的生成量有利。
【关键词】：柴油机 燃烧 排放 未燃碳氢化合物 一氧化碳
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 环境问题及排放法规12-16
• 1.2.1 汽车尾气对环境的影响12-14
• 1.2.2 日益严格的排放法规14-16
• 1.3 柴油机排放后处理技术及燃烧模式16-22
• 1.3.1 柴油机的排放后处理技术16-18
• 1.3.2 柴油机燃烧模式的发展18-22
• 1.4 课题的提出及研究内容22-25
• 1.4.1 课题的提出22-23
• 1.4.2 课题的研究内容23-25
• 第2章 试验平台及研究手段25-35
• 2.1 试验台架及测控系统25-27
• 2.2 标定方法的介绍27-33
• 2.2.1 主喷参数的控制29-30
• 2.2.2 预喷参数的控制30-32
• 2.2.3 后喷参数的控制32-33
• 2.3 研究方法33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 预喷参数对低温阶段的影响35-57
• 3.1 单次预喷时预喷参数对低温阶段的影响35-40
• 3.1.1 单次预喷时预喷参数对排放及经济性的影响35-38
• 3.1.2 单次预喷时预喷参数对燃烧的影响38-40
• 3.2 两次预喷时预喷参数对低温阶段的影响40-49
• 3.2.1 两次预喷时油量和正时对排放的影响41-44
• 3.2.2 两次预喷时油量和正时对燃烧及经济性的影响44-45
• 3.2.3 两次预喷时不同的喷油策略对低温阶段的影响45-49
• 3.3 三次预喷时预喷参数对低温阶段的影响49-55
• 3.3.1 三次预喷时预喷参数对燃烧的影响50-51
• 3.3.2 三次预喷时预喷参数对排放及经济性的影响51-52
• 3.3.3 三次预喷时预喷参数的优化选择52-55
• 3.4 本章小结55-57
• 第4章 主喷和后喷参数对双阶段燃烧的影响57-73
• 4.1 高温燃烧阶段对低温阶段燃烧过程的影响57-58
• 4.2 主喷正时对双阶段燃烧的影响58-60
• 4.2.1 主喷正时对双阶段燃烧过程的影响58-59
• 4.2.2 主喷正时对双阶段燃烧排放及经济性的影响59-60
• 4.3 主喷油量对双阶段燃烧的影响60-63
• 4.3.1 主喷油量对双阶段燃烧过程的影响61-62
• 4.3.2 主喷油量对双阶段燃烧排放及经济性的影响62-63
• 4.4 喷油压力对双阶段燃烧的影响63-65
• 4.4.1 喷油压力对双阶段燃烧过程的影响63-64
• 4.4.2 喷油压力对双阶段燃烧排放及经济性的影响64-65
• 4.5 后喷参数对双阶段燃烧的影响65-70
• 4.5.1 后喷参数对双阶段燃烧过程的影响66-68
• 4.5.2 后喷参数对双阶段燃烧排放及经济性的影响68-70
• 4.6 低温阶段的优化对双阶段燃烧排放的影响70-71
• 4.7 本章小结71-73
• 第5章 全文总结与展望73-77
• 5.1 全文总结73-75
• 5.2 工作展望75-77
• 参考文献77-81
• 作者简介及科研成果81-83
• 致谢83

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