天然气发动机节能减排的协同技术方案研究

发布时间：2021-08-29 18:39

　　随着汽车行业的迅速发展,车用燃油所占化石燃料需求的比例逐年激增,随之带来的能源危机与环境污染已经引起了人类的重视。促进能源消费结构的优化,开发清洁替代燃料已成为解决能源危机与环境污染的重要方式。天然气作为一种储存量大且环保清洁的能源,已经被广泛使用,但天然气存在热值较低,燃烧速度慢等缺点,因此需要对天然气发动机的控制策略参数进行优化。本项研究首先对一台高压缩比、废气涡轮增压、火花塞点火、预混燃烧的重型天然气发动机进行了改装,接着通过高精度的试验设备,合理的传感器分布及严谨的试验研究得到了精确可靠的试验数据,其次对试验数据进行整理、分析和总结,得出调整加氢比例以及EGR率、点火提前角及压缩比等控制参数对天然气发动机所产生的影响,并利用相关理论知识对所产生的影响因素分析,最后通过理论分析与试验数据相结合的方式得出提高天然气发动机热效率和降低天然气发动机污染物排放的有效方法。综上所述,本文通过提高压缩比来提高热效率,通过提高加氢比例来加速燃烧,进一步改善天然气发动机的热-功转换效率;再通过引入EGR和推迟点火提前角来降低由于压缩比上升、加氢导致的NOx的上升,通过这几个控制参数的“协同研究”... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

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发动机台

天然气发动机节能减排的协同技术方案研究8困难。本试验针对上述技术难点的解决方案如下：（1）针对氢气易于泄露的问题，采用耐高压、密封性强，不易发生“氢脆”的材料进行氢气管路布置，天然气加氢管路布置及安全保护装置如图2.4所示；（2）针对氢气可燃范围宽，进行了实验室防氢泄露和爆燃的安全性改造；（3）针对氢气流量控制和精确测量，利用一套气体喷射控制系统（包括两级减压阀、喷气阀、混合器和电控单元等），并进行不同氢气压力下的流量精确标定（进口高精度质量流量计），输入控制单元形成标定MAP。图2.4天然气加氢管路布置及安全保护装置图减压阀氢气储气瓶氢气流量计天然气储气瓶减压阀天然气流量计原机ECU氢气喷射ECU节气门天然气喷气阀氢气喷气阀天然气发动机进气总管图2.5天然气加氢装置供给系统布置图如图2.5所示为天然气加氢装置供给系统布置图，从图中可以看出本套天然气加氢装置供给系统主要由氢气储气瓶、天然气储气瓶、减压阀、天然气流量计、氢气流量计、天然气喷气阀，氢气喷气阀及喷射ECU组成。天然气和氢气燃料

【参考文献】：
期刊论文
[1]当量比对掺氢天然气预混燃烧特性的影响[J]. 贾亮,李惠林,何锋,范星光.  热能动力工程. 2015(05)
[2]火花点火天然气掺氢发动机结合EGR时的循环变动规律[J]. 黄彬,胡二江,黄佐华,郑建军,刘兵,蒋德明.  内燃机学报. 2011(01)
[3]高温高压下掺氢天然气的燃烧特性[J]. 常铭,苗海燕,刘岩,路林,黄佐华,蒋德明.  内燃机学报. 2010(06)
[4]基于GT-Power对天然气/氢气发动机的性能分析[J]. 李明海,王耀超,王娟,马凡华.  计算机仿真. 2010(07)
[5]稀燃天然气掺氢发动机循环变动的试验研究[J]. 马凡华,江龙,丁尚芬,王明月,王业富,赵淑莉.  机械工程学报. 2010(06)
[6]不同初始压力下掺氢天然气的燃烧特性[J]. 焦琦,苗海燕,黄佐华,蒋德明,曾科.  燃烧科学与技术. 2009(03)
[7]火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料循环变动研究[J]. 陈浩,刘兵,王金华,黄佐华,苗海燕,王锡斌,蒋德明.  内燃机学报. 2009(01)
[8]不同掺氢比天然气发动机的燃烧排放特性[J]. 刘海全,马凡华,王宇,李勇,汪俊君,赵淑莉.  农业机械学报. 2008(08)
[9]天然气/氢气燃烧特性研究[J]. 张勇,黄佐华,廖世勇,王倩,蒋德明.  内燃机学报. 2006(03)
[10]氢能及其近期应用前景[J]. 毛宗强.  科技导报. 2005(02)

博士论文
[1]燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响[D]. 余小草.吉林大学 2013
[2]天然气-氢气混合燃料直喷燃烧特性和预混层流火焰研究[D]. 王金华.西安交通大学 2009

硕士论文
[1]掺氢对天然气发动机缸内燃烧过程及性能的影响研究[D]. 董少毅.湖南大学 2016
[2]废气再循环对当量比天然气发动机热负荷影响规律的研究[D]. 佟达夫.吉林大学 2015
[3]天然气发动机稳态与瞬变状态下缸内热功转换过程及共性规律研究[D]. 何廷谱.湖南大学 2015
[4]掺氢比20%HCNG发动机性能的试验研究与数值模拟[D]. 邓蛟.清华大学 2012



本文编号：3371175