基于进气温度加热实现天然气发动机HCCI燃烧的研究
发布时间：2021-02-21 22:28
HCCI技术整合了点燃式发动机与压燃式发动机的优点,在保持较高的燃烧热效率的同时大范围的降低尾气中NOx与颗粒物的排放,是一种清洁高效的燃烧技术。天然气价格低廉,辛烷值高且是气体容易形成均质混合气,但其自燃点较高不易被压燃,限制了其在HCCI技术的应用。本文采用进气加热这种热管理方法来实现天然气发动机的HCCI燃烧模式,对ZR180单缸机进行了改装,加装了天然气供给系统、电子控制系统及冷却系统,完成了试验台架的搭建及调试工作。实验中天然气在进气道内进行喷射,采用压燃的着火方式进行燃烧。通过实验的方法探究进气温度和过量空气系数对天然气发动机HCCI燃烧模式的影响。其主要结论如下:（1）随着进气温度的升高,天然气发动机HCCI燃烧模式的最大缸内压力、最大放热率、最大压力升高率都呈上升趋势,最大缸内温度呈下降趋势,其所对应的曲轴转角也发生了前移,其中压力升高率受影响最大,进气温度由180摄氏度增加到230摄氏度的过程中,压力升高率上升了57.2%。随着过量空气系数的增大,燃烧始点与燃烧重心都出现了前移的现象,主燃期缩短。（2）随着进气温度的升高,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力和转矩都呈...
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机台架示意图
2.3 试验台架的布置由于实验的需求要对燃料供给系统进行改造,天然气供给系统的改造如图2.2所示。加满气的气瓶组内部压力大约为20 MP,气瓶组在该环境温度下可以正常工作。气瓶组中出来的天然气经过外部压力表、手动截止阀、CNG滤清器、天然气流量计、减压阀、喷气阀之后在进气道喷射。CNG滤清器清除天然气中的水分,天然气流量计通过一根信号线连接到电子显示仪表上,可以实时地显示天然气的流量。气瓶中的压力为20 MP经过减压阀气管内压力迅速降低至0.2MP,随着天然气管路中压力的迅速下降,管道内的天然气温度迅速降低,本实验通过外接的水泵把冷却水箱中的热水引入减压阀,来给天然气加热,防止天然气温度下降的太多堵塞管路。减压阀外部还连接着电子开关,发生突发状况的时候,会及时中断发动机天然气的供给。ECU根据发动机传来的信号控制气阀的开启及喷气脉宽的大小,经过减压阀之后的天然气在进气道喷射与经过加热器加热之后的空气混合再进入气缸内部。天然气的成分也对实现结果有一定的影响,本实验采用的天然气型号为NGV22,其含有88.7%的甲烷、5.45%的乙烷、2.32%的丙烷、1.82%的丁烷、1.08%的氮、0.63%的碳的氧化物,其成分分布如图2.3。
由于实验的需求要对燃料供给系统进行改造,天然气供给系统的改造如图2.2所示。加满气的气瓶组内部压力大约为20 MP,气瓶组在该环境温度下可以正常工作。气瓶组中出来的天然气经过外部压力表、手动截止阀、CNG滤清器、天然气流量计、减压阀、喷气阀之后在进气道喷射。CNG滤清器清除天然气中的水分,天然气流量计通过一根信号线连接到电子显示仪表上,可以实时地显示天然气的流量。气瓶中的压力为20 MP经过减压阀气管内压力迅速降低至0.2MP,随着天然气管路中压力的迅速下降,管道内的天然气温度迅速降低,本实验通过外接的水泵把冷却水箱中的热水引入减压阀,来给天然气加热,防止天然气温度下降的太多堵塞管路。减压阀外部还连接着电子开关,发生突发状况的时候,会及时中断发动机天然气的供给。ECU根据发动机传来的信号控制气阀的开启及喷气脉宽的大小,经过减压阀之后的天然气在进气道喷射与经过加热器加热之后的空气混合再进入气缸内部。天然气的成分也对实现结果有一定的影响,本实验采用的天然气型号为NGV22,其含有88.7%的甲烷、5.45%的乙烷、2.32%的丙烷、1.82%的丁烷、1.08%的氮、0.63%的碳的氧化物,其成分分布如图2.3。2.4 试验方案和流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]排放法规与燃油经济性要求对车用发动机技术路线选择的影响研究[J]. 伍赛特. 交通节能与环保. 2019(05)
[2]汽油机HCCI技术路线综述[J]. 郑宇,张强. 内燃机与配件. 2019(16)
[3]中国能源转型及路径选择[J]. 李俊江,王宁. 行政管理改革. 2019(05)
[4]内燃机代用燃料发展前景探索研究[J]. 杨明志,肖毅,齐永唐,胡云鹏. 内燃机与配件. 2018(09)
[5]新能源时代石油日益式微?BP专家说:不必担忧![J]. 赵晓飞. 中国石油和化工. 2018(05)
[6]2017年世界油气探明储量及石油产量估计值[J]. 当代石油石化. 2018(01)
[7]汽油燃料HCCI发动机控制研究现状与展望[J]. 张建国,滕勤,刘青林. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[8]浅谈汽车尾气排放问题及节能减排的方法[J]. 甘星星. 内燃机与配件. 2018(01)
[9]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
[10]HCCI燃烧技术综述及展望[J]. 张靖. 内燃机与配件. 2017(02)
博士论文
[1]机动车尾气高温CO、CO2排放因子检测关键技术研究[D]. 刘国华.中国科学技术大学 2018
[2]电动汽车全生命周期分析及环境效益评价[D]. 李书华.吉林大学 2014
[3]压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D]. 郑清平.天津大学 2006
硕士论文
[1]典型汽车尾气PM2.5排放特征研究[D]. 李宇飞.中国环境科学研究院 2016
[2]汽车尾气氮氧化物还原的详细机理[D]. 李艳宾.大连理工大学 2013
本文编号：3045016
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机台架示意图
2.3 试验台架的布置由于实验的需求要对燃料供给系统进行改造,天然气供给系统的改造如图2.2所示。加满气的气瓶组内部压力大约为20 MP,气瓶组在该环境温度下可以正常工作。气瓶组中出来的天然气经过外部压力表、手动截止阀、CNG滤清器、天然气流量计、减压阀、喷气阀之后在进气道喷射。CNG滤清器清除天然气中的水分,天然气流量计通过一根信号线连接到电子显示仪表上,可以实时地显示天然气的流量。气瓶中的压力为20 MP经过减压阀气管内压力迅速降低至0.2MP,随着天然气管路中压力的迅速下降,管道内的天然气温度迅速降低,本实验通过外接的水泵把冷却水箱中的热水引入减压阀,来给天然气加热,防止天然气温度下降的太多堵塞管路。减压阀外部还连接着电子开关,发生突发状况的时候,会及时中断发动机天然气的供给。ECU根据发动机传来的信号控制气阀的开启及喷气脉宽的大小,经过减压阀之后的天然气在进气道喷射与经过加热器加热之后的空气混合再进入气缸内部。天然气的成分也对实现结果有一定的影响,本实验采用的天然气型号为NGV22,其含有88.7%的甲烷、5.45%的乙烷、2.32%的丙烷、1.82%的丁烷、1.08%的氮、0.63%的碳的氧化物,其成分分布如图2.3。
由于实验的需求要对燃料供给系统进行改造,天然气供给系统的改造如图2.2所示。加满气的气瓶组内部压力大约为20 MP,气瓶组在该环境温度下可以正常工作。气瓶组中出来的天然气经过外部压力表、手动截止阀、CNG滤清器、天然气流量计、减压阀、喷气阀之后在进气道喷射。CNG滤清器清除天然气中的水分,天然气流量计通过一根信号线连接到电子显示仪表上,可以实时地显示天然气的流量。气瓶中的压力为20 MP经过减压阀气管内压力迅速降低至0.2MP,随着天然气管路中压力的迅速下降,管道内的天然气温度迅速降低,本实验通过外接的水泵把冷却水箱中的热水引入减压阀,来给天然气加热,防止天然气温度下降的太多堵塞管路。减压阀外部还连接着电子开关,发生突发状况的时候,会及时中断发动机天然气的供给。ECU根据发动机传来的信号控制气阀的开启及喷气脉宽的大小,经过减压阀之后的天然气在进气道喷射与经过加热器加热之后的空气混合再进入气缸内部。天然气的成分也对实现结果有一定的影响,本实验采用的天然气型号为NGV22,其含有88.7%的甲烷、5.45%的乙烷、2.32%的丙烷、1.82%的丁烷、1.08%的氮、0.63%的碳的氧化物,其成分分布如图2.3。2.4 试验方案和流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]排放法规与燃油经济性要求对车用发动机技术路线选择的影响研究[J]. 伍赛特. 交通节能与环保. 2019(05)
[2]汽油机HCCI技术路线综述[J]. 郑宇,张强. 内燃机与配件. 2019(16)
[3]中国能源转型及路径选择[J]. 李俊江,王宁. 行政管理改革. 2019(05)
[4]内燃机代用燃料发展前景探索研究[J]. 杨明志,肖毅,齐永唐,胡云鹏. 内燃机与配件. 2018(09)
[5]新能源时代石油日益式微?BP专家说:不必担忧![J]. 赵晓飞. 中国石油和化工. 2018(05)
[6]2017年世界油气探明储量及石油产量估计值[J]. 当代石油石化. 2018(01)
[7]汽油燃料HCCI发动机控制研究现状与展望[J]. 张建国,滕勤,刘青林. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[8]浅谈汽车尾气排放问题及节能减排的方法[J]. 甘星星. 内燃机与配件. 2018(01)
[9]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
[10]HCCI燃烧技术综述及展望[J]. 张靖. 内燃机与配件. 2017(02)
博士论文
[1]机动车尾气高温CO、CO2排放因子检测关键技术研究[D]. 刘国华.中国科学技术大学 2018
[2]电动汽车全生命周期分析及环境效益评价[D]. 李书华.吉林大学 2014
[3]压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D]. 郑清平.天津大学 2006
硕士论文
[1]典型汽车尾气PM2.5排放特征研究[D]. 李宇飞.中国环境科学研究院 2016
[2]汽车尾气氮氧化物还原的详细机理[D]. 李艳宾.大连理工大学 2013
本文编号：3045016
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