含氧混合燃料发动机喷射参数优化研究
发布时间：2021-02-12 17:32
面对能源的消耗、环境的污染、日益严格的排放法规和新能源汽车的冲击,如何实现高效清洁燃烧成为内燃机发展的首要问题。探索机内净化措施,优化燃烧过程,实现同时降低油耗、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）的新型燃烧模式,降低对后处理的依赖,始终是内燃机发展的方向。本文在国家自然科学基金项目“基于燃料氧与环境氧复合作用机制的分层活化可控压燃内燃机瞬态燃烧及颗粒物生成机理研究”的支持下,基于燃料理化特性与燃烧边界条件协同控制的思想,燃用柴油及其与正丁醇的混合燃料,研究了燃料理化特性与发动机燃烧过程及污染物排放的相关性,明确了不同缸内氧浓度分布形式下,燃油喷射参数对含氧混合燃料燃烧与排放的影响与差异。利用统计的方法,分析了燃油喷射参数对含氧燃料NOx排放与排气烟度的作用效果。将多目标粒子群优化算法引入燃油喷射参数优化问题中,以揭示燃油喷射参数降低NOx排放与烟度的潜力,并提出了合理的燃油喷射策略。本文基于燃油喷射控制系统与模拟增压系统实现发动机进气流量与组分、燃油喷射参数的主动控制和柔性调节;以燃烧分析仪为核心,组建燃烧采集分析与排放测试系统,实现对缸内燃烧状况与污染物排放的在线分析与实时记录,避免...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球石油需求增长我国经济的快速发展和人民生活水平的稳步提高，使得中国已经连续17年成为全球
央政府和地方政府之间衔接不充分；三是核心技术未获突破，智能核心的芯四是市场流通服务体系不健全；五是车企面临补贴退出压力。所以，内燃机依然要作为机动车的主要动力来源。为传统能源消耗的大户，内燃机消耗了半数以上的石油资源，并对环境造成了人类健康。内燃机排放污染物主要包括：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx（HC）和固体颗粒（PM）等。CO 为一种无色无味气体，对人类血液及神经，因其与氧争夺血红蛋白而降低血液的携氧能力而危及生命安全。HC 主要烧不完全的燃油、润滑油及其裂解及部分氧化产物构成。HC 和 NOx 在强光照系列大气化学反应，形成光化学烟雾，对人类和动植物造成极大影响。另外成酸雨腐蚀建筑和农作物。资料显示，2017 年全国机动车四项污染物排放总 4359.7 万吨，相比 2016 年降低 2.5%，其中 CO 累计 3327.3 万吨， HC 累计 NOx 累计 574.3 万吨。尽管 2012-2017 年全国机动车四项污染物排放总量整势，年均削减 1.1%，由 4612.1 万吨降低到 4359.6 万吨，但其数量依然巨大
图 1.4 WLTC 与 NEDC 工况曲线对比图与 NEDC 工况相比，WLTC 测试工况覆盖了更高车速和更大负荷范围，测试最高车速最高达到 131km/h,高于 NEDC 的最高车速（120km/h）。并且，WLTC 相比于 NEDC 增加了额外的高速段，减少低速段的怠速比例，增加了最大加速度[7]。因此，如何实现发动机的高效清洁燃烧，满足日益严格的排放法规是内燃机发展面临的主要问题。1.2 内燃机燃烧与排放技术进展目前，为了满足排放标准，多是依赖复杂的尾气后处理技术。以美国为代表的一些国家，采用内部 EGR 降低 NOx 至法规限值，采用 DOC/DPF 后处理技术降低颗粒物（PM）及其他气体排放。而欧洲通过改善柴油机燃烧历程，使 PM 和其他气体满足法规限值，然后利用 SCR 后处理器使 NOx 降低到法规排放限值。然而，随着排放法规的日益严格，后
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 田径,刘忠长,刘金山,董春晓,钟铭,杜文畅. 吉林大学学报(工学版). 2018(01)
[2]废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 郭亮,杨文昭,王云开,孙万臣,程鹏,李国良. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[3]喷油参数对丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放影响[J]. 孙万臣,李鹏磊,郭亮,李国良,程鹏,杜家坤. 内燃机学报. 2017(05)
[4]WLTC与NEDC循环的排放相关性测试[J]. 郑从兴,刘显贵,穆劲松,李奋杰. 中国测试. 2016(12)
[5]喷射参数对柴油掺混燃料低温燃烧影响的试验研究[J]. 郑尊清,岳朗,刘海峰,祝宇轩,钟小凡,王健. 燃烧科学与技术. 2015(02)
[6]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[7]实现重型柴油机低排放的喷油策略及其与后处理耦合[J]. 陈贵升,马帅营,毛斌,郑尊清,尧命发,林铁坚. 内燃机学报. 2013(05)
[8]正丁醇对柴油机低温燃烧和排放的影响[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,张鹏. 燃烧科学与技术. 2010(04)
[9]基于EGR耦合多段喷射技术实现超低排放[J]. 田径,刘忠长,韩永强,李骏,李康,刘江唯. 内燃机学报. 2010(03)
[10]多次喷射与EGR耦合控制对柴油机性能和排放影响的试验研究[J]. 王浒,尧命发,郑尊清,岳艳,陆史浩. 内燃机学报. 2010(01)
博士论文
[1]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[2]基于燃料特性与燃烧边界条件协同控制的高效清洁燃烧技术研究[D]. 杜家坤.吉林大学 2016
[3]车用柴油机燃烧过程分析及EGR分层研究[D]. 沈照杰.吉林大学 2013
硕士论文
[1]含氧燃料对柴油机颗粒物排放的影响研究[D]. 刘洋.吉林大学 2018
[2]压燃式发动机缸内氧浓度分布对排放物生成的影响研究[D]. 刘仙.吉林大学 2018
[3]压燃式发动机EGR分层控制系统开发及实验研究[D]. 施文征.吉林大学 2017
[4]丁醇/柴油混合燃料燃烧及颗粒物排放特性研究[D]. 李鹏磊.吉林大学 2017
[5]燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究[D]. 董春晓.吉林大学 2015
[6]燃料特性和喷射策略对柴油机低温燃烧影响的试验研究[D]. 岳朗.天津大学 2014
本文编号：3031214
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球石油需求增长我国经济的快速发展和人民生活水平的稳步提高，使得中国已经连续17年成为全球
央政府和地方政府之间衔接不充分；三是核心技术未获突破，智能核心的芯四是市场流通服务体系不健全；五是车企面临补贴退出压力。所以，内燃机依然要作为机动车的主要动力来源。为传统能源消耗的大户，内燃机消耗了半数以上的石油资源，并对环境造成了人类健康。内燃机排放污染物主要包括：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx（HC）和固体颗粒（PM）等。CO 为一种无色无味气体，对人类血液及神经，因其与氧争夺血红蛋白而降低血液的携氧能力而危及生命安全。HC 主要烧不完全的燃油、润滑油及其裂解及部分氧化产物构成。HC 和 NOx 在强光照系列大气化学反应，形成光化学烟雾，对人类和动植物造成极大影响。另外成酸雨腐蚀建筑和农作物。资料显示，2017 年全国机动车四项污染物排放总 4359.7 万吨，相比 2016 年降低 2.5%，其中 CO 累计 3327.3 万吨， HC 累计 NOx 累计 574.3 万吨。尽管 2012-2017 年全国机动车四项污染物排放总量整势，年均削减 1.1%，由 4612.1 万吨降低到 4359.6 万吨，但其数量依然巨大
图 1.4 WLTC 与 NEDC 工况曲线对比图与 NEDC 工况相比，WLTC 测试工况覆盖了更高车速和更大负荷范围，测试最高车速最高达到 131km/h,高于 NEDC 的最高车速（120km/h）。并且，WLTC 相比于 NEDC 增加了额外的高速段，减少低速段的怠速比例，增加了最大加速度[7]。因此，如何实现发动机的高效清洁燃烧，满足日益严格的排放法规是内燃机发展面临的主要问题。1.2 内燃机燃烧与排放技术进展目前，为了满足排放标准，多是依赖复杂的尾气后处理技术。以美国为代表的一些国家，采用内部 EGR 降低 NOx 至法规限值，采用 DOC/DPF 后处理技术降低颗粒物（PM）及其他气体排放。而欧洲通过改善柴油机燃烧历程，使 PM 和其他气体满足法规限值，然后利用 SCR 后处理器使 NOx 降低到法规排放限值。然而，随着排放法规的日益严格，后
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 田径,刘忠长,刘金山,董春晓,钟铭,杜文畅. 吉林大学学报(工学版). 2018(01)
[2]废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 郭亮,杨文昭,王云开,孙万臣,程鹏,李国良. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[3]喷油参数对丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放影响[J]. 孙万臣,李鹏磊,郭亮,李国良,程鹏,杜家坤. 内燃机学报. 2017(05)
[4]WLTC与NEDC循环的排放相关性测试[J]. 郑从兴,刘显贵,穆劲松,李奋杰. 中国测试. 2016(12)
[5]喷射参数对柴油掺混燃料低温燃烧影响的试验研究[J]. 郑尊清,岳朗,刘海峰,祝宇轩,钟小凡,王健. 燃烧科学与技术. 2015(02)
[6]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[7]实现重型柴油机低排放的喷油策略及其与后处理耦合[J]. 陈贵升,马帅营,毛斌,郑尊清,尧命发,林铁坚. 内燃机学报. 2013(05)
[8]正丁醇对柴油机低温燃烧和排放的影响[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,张鹏. 燃烧科学与技术. 2010(04)
[9]基于EGR耦合多段喷射技术实现超低排放[J]. 田径,刘忠长,韩永强,李骏,李康,刘江唯. 内燃机学报. 2010(03)
[10]多次喷射与EGR耦合控制对柴油机性能和排放影响的试验研究[J]. 王浒,尧命发,郑尊清,岳艳,陆史浩. 内燃机学报. 2010(01)
博士论文
[1]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[2]基于燃料特性与燃烧边界条件协同控制的高效清洁燃烧技术研究[D]. 杜家坤.吉林大学 2016
[3]车用柴油机燃烧过程分析及EGR分层研究[D]. 沈照杰.吉林大学 2013
硕士论文
[1]含氧燃料对柴油机颗粒物排放的影响研究[D]. 刘洋.吉林大学 2018
[2]压燃式发动机缸内氧浓度分布对排放物生成的影响研究[D]. 刘仙.吉林大学 2018
[3]压燃式发动机EGR分层控制系统开发及实验研究[D]. 施文征.吉林大学 2017
[4]丁醇/柴油混合燃料燃烧及颗粒物排放特性研究[D]. 李鹏磊.吉林大学 2017
[5]燃烧特征参数对柴油机性能的影响研究[D]. 董春晓.吉林大学 2015
[6]燃料特性和喷射策略对柴油机低温燃烧影响的试验研究[D]. 岳朗.天津大学 2014
本文编号：3031214
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