多段喷射对发动机燃用B20生物柴油性能影响的仿真研究
发布时间：2021-10-12 11:10
面对日益严峻的环境污染和能源危机,生物柴油被视为是具有良好发展前景的替代燃料,具有优越的性能和可再生性。本文采用20%体积掺混比的生物柴油-石化柴油（B20）混合燃料进行研究,并以燃用石化柴油（B0）下发动机性能作为参照,分别探究了多段喷射和可变进气正时对发动机性能的影响。以4JB1型柴油机为研究对象,更换燃料为B20且不改变柴油机其他运行参数,与原机对比分析外特性工况的动力性和排放性等参数。针对燃用B20燃料高NOx排放的特点,本文以1800r/min,100%负荷为研究工况,分别在燃用B20和B0燃料下采用单次喷射,预喷-主喷,主喷-后喷三种喷油策略,探究了主喷时刻,预喷油量,预喷-主喷间隔,后喷油量,主喷-后喷间隔等喷射参数对发动机性能的影响,在此基础上采用预喷-主喷-后喷的喷油策略并选择合适的喷油参数,改善NOx和碳烟排放之间的trade-off关系。针对采取多段喷射策略下燃用B20燃料发动机的NOx排放仍高于原机的问题,本文研究通过可变进气正时提前关闭进气门进行解决。研究表明:（1）在单次喷射策略下,通过适当减...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国2006-2017年汽车保有量
西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1.1引言伴随着我国经济的发展，汽车保有量正在快速增长。根据公安部交管局统计，截至2017年底，我国汽车保有量达2.17亿辆，与2016年相比增长11.85%。经过多年来汽车销量的高速增长，我国民用汽车保有量呈现快速上升的发展趋势，汽车人均保有量从2006年的0.04辆上升至2017年的0.16辆。虽然我国汽车人均保有量增长迅速，但仍然远远落后于发达国家的平均水平，预计今后汽车人均保有量仍将增长[1]。图1-1我国2006-2017年汽车保有量图1-2我国2010-2017年原油进口量与我国汽车保有量快速增长形成鲜明对照的是我国原油进口量的逐年增长，2017年我国原油进口量为4.2亿吨，同比增长10.5%，超越美国首次成为全球最大原油进口国。中国原油进口依赖度由2000年的25%上升到2017年的69%[2]。石油作为战略储备物资，对国民经济的健康发展与稳定至关重要，而逐渐升高的原油进口依赖度对于我国能源安全构成重要威胁。
西南交通大学硕士研究生学位论文第5页图1-3碳烟生成过程[19]由于传统柴油机燃烧温度较高，高温富氧条件容易生成xNO而高温缺氧条件容易生成碳烟，xNO和碳烟的排放量之间存在折中（trade-off）关系，一种排放物降低的同时往往伴随着另一种排放物的上升。电控技术的发展使得现代柴油机能够对喷油规律实现柔性控制，实现多次喷射，即在主喷射开始前增加预喷射，在主喷射结束之后增加后喷射。国内外研究指出，多段喷射能够优化燃烧过程，同时降低xNO和碳烟排放，改善两者排放量之间的trade-off关系[20-24]。预喷射能够在主喷开始之前喷入一定量燃油，预喷燃油使缸内压力温度升高，缩短主喷射阶段滞燃期，滞燃期内形成的预混合气量减少，预混合燃烧比例下降，使得主喷阶段燃烧更加柔和，xNO排放降低。后喷射能够在主喷结束之后喷入一定量燃油，后喷燃油使燃烧后期缸内压力温度上升，并加强了缸内气流运动，促进已生成碳烟与氧气的混合，加快碳烟的氧化，降低碳烟排放。影响多段喷射的喷射参数主要包括主喷定时、主喷油量、预喷-主喷间隔、预喷油量、后喷-主喷间隔和后喷油量，合理选择喷射参数能够改善柴油机的排放性能[20-24]。1.5多段喷射国内外研究现状韩国SeoulNationanlUniversity的JeongwooLee[25]等分别在30%和60%EGR率下试验预喷参数对排放的影响，结果显示随着预喷油量增加，缸内温度降低，xNO排放下降，但是低的缸内温度使未燃碳氢排放增加，油耗恶化。在30%EGR率下，大预喷油量早预喷时刻的喷油策略能够同时降低xNO和PM排放，在60%EGR率下，大预喷油量晚预喷时刻的喷油策略有助于在保持PM排放不升高的情况下提高热效率。韩国SeoulNationanlUniversity的HoimyungChoi[26]等分别在30%和60%EGR率下试验后喷参数对排放的影响，结果显示在30%EGR率
【参考文献】：
期刊论文
[1]后喷参数对柴油机排放影响的试验研究[J]. 朱浩,游靖,沈黎明,罗福强. 机械设计与制造. 2018(07)
[2]电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性[J]. 耿莉敏,程清波,陈阳,陈旭博,李慧梅. 车用发动机. 2017(05)
[3]近后喷对柴油机性能影响的试验研究[J]. 徐磊,王云鹏,曹明柱,陈怀望,曹平平. 内燃机与配件. 2017(17)
[4]生物柴油制备过程中温度和压力对不锈钢腐蚀性能的影响[J]. 徐蕾,杨侠,余蓓,杨清. 化工机械. 2017(01)
[5]生物柴油对氟橡胶影响的研究[J]. 董莉,祝炳川,王晓祁,胡春波,殷楠,陈秀. 广东化工. 2016(24)
[6]基于GT-POWER的喷油策略对柴油机性能影响的研究[J]. 罗琳,钱叶剑,龚震,齐景晶. 内燃机与动力装置. 2016(03)
[7]EGR和预喷射参数对共轨柴油机性能的影响[J]. 秦盼盼,李石彪,邓红喜,葛明生,罗福强. 中国农机化学报. 2016(01)
[8]地沟油生物柴油-柴油混合燃料燃烧特性和排放特性的试验研究[J]. 何金戈,童开,肖明伟,张惜辉,何少华. 科学技术与工程. 2014(14)
[9]生物柴油在国Ⅴ排放重型车用柴油机上的燃烧试验[J]. 张涛,楼狄明,孔德立,胡志远,谭丕强,强蔷. 车用发动机. 2013(06)
[10]生物柴油燃烧过程NOx生成机理的分析[J]. 梅德清,张永涛,袁银南. 江苏大学学报(自然科学版). 2013(01)
硕士论文
[1]米勒循环对生物柴油发动机排放的控制与优化[D]. 南婧雯.西南交通大学 2018
[2]生物柴油对柴油机性能影响的仿真研究[D]. 郑佳.西南交通大学 2018
[3]多次喷射与EGR率对生物柴油/乙醇混合燃料燃烧及排放性能影响的模拟研究[D]. 李琪.长安大学 2018
[4]基于DOE的柴油机喷油规律和EGR耦合优化研究[D]. 郭天文.西南交通大学 2016
[5]柴油机EGR控制参数优化方法研究[D]. 郭骁.北京理工大学 2016
[6]大EGR率下柴油机燃用生物柴油工作特性研究[D]. 艾晓威.北京理工大学 2016
[7]柴油机准维燃烧模型的校核方法与应用[D]. 彭倩.北京理工大学 2016
[8]生物柴油氧化安定性及其抗氧化剂[D]. 王乐乐.浙江工业大学 2015
[9]双阀电控燃油系统的多次喷射特性研究[D]. 陈超.哈尔滨工程大学 2015
[10]进气系统与配气相位对增压柴油机性能影响的研究[D]. 吕祥汇.华中科技大学 2014
本文编号：3432464
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国2006-2017年汽车保有量
西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1.1引言伴随着我国经济的发展，汽车保有量正在快速增长。根据公安部交管局统计，截至2017年底，我国汽车保有量达2.17亿辆，与2016年相比增长11.85%。经过多年来汽车销量的高速增长，我国民用汽车保有量呈现快速上升的发展趋势，汽车人均保有量从2006年的0.04辆上升至2017年的0.16辆。虽然我国汽车人均保有量增长迅速，但仍然远远落后于发达国家的平均水平，预计今后汽车人均保有量仍将增长[1]。图1-1我国2006-2017年汽车保有量图1-2我国2010-2017年原油进口量与我国汽车保有量快速增长形成鲜明对照的是我国原油进口量的逐年增长，2017年我国原油进口量为4.2亿吨，同比增长10.5%，超越美国首次成为全球最大原油进口国。中国原油进口依赖度由2000年的25%上升到2017年的69%[2]。石油作为战略储备物资，对国民经济的健康发展与稳定至关重要，而逐渐升高的原油进口依赖度对于我国能源安全构成重要威胁。
西南交通大学硕士研究生学位论文第5页图1-3碳烟生成过程[19]由于传统柴油机燃烧温度较高，高温富氧条件容易生成xNO而高温缺氧条件容易生成碳烟，xNO和碳烟的排放量之间存在折中（trade-off）关系，一种排放物降低的同时往往伴随着另一种排放物的上升。电控技术的发展使得现代柴油机能够对喷油规律实现柔性控制，实现多次喷射，即在主喷射开始前增加预喷射，在主喷射结束之后增加后喷射。国内外研究指出，多段喷射能够优化燃烧过程，同时降低xNO和碳烟排放，改善两者排放量之间的trade-off关系[20-24]。预喷射能够在主喷开始之前喷入一定量燃油，预喷燃油使缸内压力温度升高，缩短主喷射阶段滞燃期，滞燃期内形成的预混合气量减少，预混合燃烧比例下降，使得主喷阶段燃烧更加柔和，xNO排放降低。后喷射能够在主喷结束之后喷入一定量燃油，后喷燃油使燃烧后期缸内压力温度上升，并加强了缸内气流运动，促进已生成碳烟与氧气的混合，加快碳烟的氧化，降低碳烟排放。影响多段喷射的喷射参数主要包括主喷定时、主喷油量、预喷-主喷间隔、预喷油量、后喷-主喷间隔和后喷油量，合理选择喷射参数能够改善柴油机的排放性能[20-24]。1.5多段喷射国内外研究现状韩国SeoulNationanlUniversity的JeongwooLee[25]等分别在30%和60%EGR率下试验预喷参数对排放的影响，结果显示随着预喷油量增加，缸内温度降低，xNO排放下降，但是低的缸内温度使未燃碳氢排放增加，油耗恶化。在30%EGR率下，大预喷油量早预喷时刻的喷油策略能够同时降低xNO和PM排放，在60%EGR率下，大预喷油量晚预喷时刻的喷油策略有助于在保持PM排放不升高的情况下提高热效率。韩国SeoulNationanlUniversity的HoimyungChoi[26]等分别在30%和60%EGR率下试验后喷参数对排放的影响，结果显示在30%EGR率
【参考文献】：
期刊论文
[1]后喷参数对柴油机排放影响的试验研究[J]. 朱浩,游靖,沈黎明,罗福强. 机械设计与制造. 2018(07)
[2]电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性[J]. 耿莉敏,程清波,陈阳,陈旭博,李慧梅. 车用发动机. 2017(05)
[3]近后喷对柴油机性能影响的试验研究[J]. 徐磊,王云鹏,曹明柱,陈怀望,曹平平. 内燃机与配件. 2017(17)
[4]生物柴油制备过程中温度和压力对不锈钢腐蚀性能的影响[J]. 徐蕾,杨侠,余蓓,杨清. 化工机械. 2017(01)
[5]生物柴油对氟橡胶影响的研究[J]. 董莉,祝炳川,王晓祁,胡春波,殷楠,陈秀. 广东化工. 2016(24)
[6]基于GT-POWER的喷油策略对柴油机性能影响的研究[J]. 罗琳,钱叶剑,龚震,齐景晶. 内燃机与动力装置. 2016(03)
[7]EGR和预喷射参数对共轨柴油机性能的影响[J]. 秦盼盼,李石彪,邓红喜,葛明生,罗福强. 中国农机化学报. 2016(01)
[8]地沟油生物柴油-柴油混合燃料燃烧特性和排放特性的试验研究[J]. 何金戈,童开,肖明伟,张惜辉,何少华. 科学技术与工程. 2014(14)
[9]生物柴油在国Ⅴ排放重型车用柴油机上的燃烧试验[J]. 张涛,楼狄明,孔德立,胡志远,谭丕强,强蔷. 车用发动机. 2013(06)
[10]生物柴油燃烧过程NOx生成机理的分析[J]. 梅德清,张永涛,袁银南. 江苏大学学报(自然科学版). 2013(01)
硕士论文
[1]米勒循环对生物柴油发动机排放的控制与优化[D]. 南婧雯.西南交通大学 2018
[2]生物柴油对柴油机性能影响的仿真研究[D]. 郑佳.西南交通大学 2018
[3]多次喷射与EGR率对生物柴油/乙醇混合燃料燃烧及排放性能影响的模拟研究[D]. 李琪.长安大学 2018
[4]基于DOE的柴油机喷油规律和EGR耦合优化研究[D]. 郭天文.西南交通大学 2016
[5]柴油机EGR控制参数优化方法研究[D]. 郭骁.北京理工大学 2016
[6]大EGR率下柴油机燃用生物柴油工作特性研究[D]. 艾晓威.北京理工大学 2016
[7]柴油机准维燃烧模型的校核方法与应用[D]. 彭倩.北京理工大学 2016
[8]生物柴油氧化安定性及其抗氧化剂[D]. 王乐乐.浙江工业大学 2015
[9]双阀电控燃油系统的多次喷射特性研究[D]. 陈超.哈尔滨工程大学 2015
[10]进气系统与配气相位对增压柴油机性能影响的研究[D]. 吕祥汇.华中科技大学 2014
本文编号：3432464
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