基于喷氢策略的EGR对汽油机性能影响的研究

发布时间：2017-11-19 04:16

  本文关键词：基于喷氢策略的EGR对汽油机性能影响的研究

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【摘要】：近年来,中国汽车市场发展态势良好,其长期向好的基本面是不变的,这是现代化进程中的刚性需求,但同时我国也面临着各种来自汽车行业的问题,除了国家政策、经济形势等外在因素,汽车行业内在需要面对的就是能源与环境。在国家大力推行“节能减排”的大环境下,汽车发展也必须接受这个挑战。氢能作为21世纪最清洁的能源,也为汽车未来的发展提供了新的启迪。本论文结合国家自然基金项目“氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机及其混合动力汽车节能机理研究”,主要针对在发动机稀燃时NOx排放高的问题,提出通过加入EGR并结合喷氢策略控制NOx,旨在通过实验检验加入EGR的掺氢汽油机的动力性能以及排放性能。通过实验的前期试点,制订了一套较为完备的实验方案,喷氢策略主要有掺氢比、喷氢时刻以及转速控制,这是考虑以上参数均能影响氢气在缸内的流动状态,而EGR率的范围由其控制NOx的程度确定。实验首先对实验室进行改造,并搭建了以1.8T缸内直喷汽油机为实验原机的台架,并对其进行改装,加装了一套氢气缸内直喷系统,一套汽油进气道喷射系统,并通过实验室自主研发的电控系统进行控制。通过对扭矩峰值、缸压峰值、缸压峰值对应转角、滞燃期与急燃期的观察探究各项参数对燃烧性能的影响,同时对CO、HC以及NOx的排放进行检测,以观察排放性能的变化并得出如下结论:1.随着掺氢比的增加,缸压峰值在不断增大,同时缸压峰值对应转角也在不断提前;放热率的峰值也不断增大,且随着掺氢比的增加,放热过程越来越快且燃烧越发良好。随着喷射时刻的提前,缸压峰值在不断上升,但相比于进气冲程喷氢,压缩冲程喷氢若能合理考虑喷氢压力、喷氢时刻以及点火时刻的配合关系,则具有更大的改善缸内燃烧状态的潜力。随着转速的增加,缸压峰值都相对接近上止点,氢气对于增加火焰传播速度、改善内燃机的燃烧状况,具有十分明显的效果。2.恒定转速时,EGR率较小时不易采用较大的掺氢比;滞燃期与急燃期随EGR率增加而升高,而掺氢对急燃期的影响较大,但掺氢比对急燃期则影响较小,所以可以通过在EGR率较小时采用小掺氢比以到达既增大扭矩又提高急燃期的效果。3.恒定喷氢时刻时,不掺混氢气时,随着转速的提高,扭矩随着EGR率的增加而下降的更快,掺混氢气后这种影响变小。4.掺氢比一定时,可以在EGR率较小时尽可能推迟喷氢,而在EGR率较大时提前喷氢,可一定程度增大汽油机的扭矩,提高其动力性能。若想提高掺氢时的燃烧速度,可以通过提前喷氢实现。5.通过对CO、HC、NOx在不同喷氢时刻、掺氢比、转速时随EGR的变化规律的研究,可以发现,掺氢比的增加对于改善CO、HC排放具有促进效果,同时提前喷氢也能起到积极的作用;NOx排放受掺氢影响较大,随着掺氢比的增加而增大明显,但通过加入适当的EGR,能够达到既保证NOx排放较小,扭矩又有明显提升的效果。
【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】：U464.171

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本文编号：1202289