缸内直喷汽油机喷雾特性及碳烟生成机理的研究
发布时间：2021-12-17 16:36
随着油耗法规的不断加严,缸内直喷（GasolineDirectInjection,GDI）汽油机以其燃油经济性高、动力性佳、瞬态响应快等优点在汽油车上得到广泛的应用,然而日益严苛的排放法规及严峻的大气污染问题引起人们对GDI汽油机颗粒物排放的密切关注。缸内直喷技术中的喷油雾化程度及混合气形成过程对GDI汽油机缸内颗粒物质量、颗粒物数量及致癌物质多环芳烃的生成有着至关重要的影响。本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟手段及光学可视化方法对GDI汽油机的燃油喷雾特性及其对碳烟生成的影响进行深入探讨。首先,本文分别从理论、实验、数值模型三方面对汽油机喷雾液滴破碎、碰壁、蒸发及液滴间相互作用机理进行综述。其次,全面总结了碳烟模型的发展历程,分析了碳烟前驱物生成、碳烟成核、表面增长、聚合、氧化等过程的机理,系统阐述了碳烟的经验模型、半经验模型及详细模型在CFD模拟研究中的应用,解析了 GDI汽油机及柴油机颗粒物微观纳米结构的差异,发现碳烟颗粒的结构主要与反应条件相关,目前GDI汽油机碳烟模型无法准确描述碳烟发展过程和预测碳烟排放结果,需要进一...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-11965-2035年一次能源消费和一次能源占比f}l
５？減相祕＿｜＾：〇??２０００－２０１７年中国汽车销量及增长率??图１－３?２０００－２０１７年中国汽车销量及增长率??近年来，全球环境状况逐年恶化，汽车尾气作为大气的主要污染源之一己被高度关注，与此??同时各国纷纷加严了汽车排放法规。乘用车方面，欧６法规ｍ对ＰＭ及ＰＮ均进行了严格限制，??并已在２０１７年９月开始实施；中国在欧６排放法规基础上制定了更为严苛的国６ａ及国６ｂ［８］，将??分别于２０２０年及２０２３年在全国范围内实施。在轻型车测试循环下（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＨａｒｍｏｎｉｚｅｄＬｉｇｈｔ??Ｖｅｈｉｃｌｅｓ?Ｔｅｓｔ?Ｃｙｃｌｅ，?ＷＬＴＣ）欧?６?及国?６?的?ＰＭ?及?ＰＮ?Ｐ艮值如图?１－４?所示。??ＰＮ（ｌ／ｋｍ）??Ａ－ｐ－，?＾??４??ＰＭ（ｍｇ／ｋｍ）?；：???ＮＭＨＣ（ｍｇ／ｋｍ）??＾?爾?１５?６８??国?６ｂ－２０２３．７?５００??国?６ａ－２０２０．７?７００??丄．２。１７．９???Ｃ０（ｍｇ／ｋｍ）??图１－４未来中国及欧洲排放法规??雾霾会对人体健康产生巨大的威胁，有研究表明［Ｗ（）］雾霾中的细小颗粒物ＰＭ２．５能吸附病毒、??细菌、重金属等对人体有害的物质，并在进入人体后被肺泡吸收经血液在体内传输，雾霾较严重??时会导致敏感人群急性中毒
?Ｃ０（ｍｇ／ｋｍ）??图１－４未来中国及欧洲排放法规??雾霾会对人体健康产生巨大的威胁，有研究表明［Ｗ（）］雾霾中的细小颗粒物ＰＭ２．５能吸附病毒、??细菌、重金属等对人体有害的物质，并在进入人体后被肺泡吸收经血液在体内传输，雾霾较严重??时会导致敏感人群急性中毒，发生心血管及肺部疾病，甚至诱发癌症。２０１８年５月北京市环境保??护局公布的北京市ＰＭ２．５来源解析［１１】一文指出，２０１７年北京地区的ＰＭ２．５来源中本地来源占??２５％－４５％，如图１－５?（ａ）所示，而移动源排放占本地来源的４５％，如图１－５?（ｂ）所示，在所有来??源中贡献率最高，因此加强管控ＰＭ２．５的排放源，尤其是机动车污染物迫在眉睫。??２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国石油的节能实践[J]. 黄飞. 石油石化节能. 2018(03)
[2]背压对多孔GDI喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响[J]. 丁海春,郭恒杰,张周,马骁,李雁飞,王志. 内燃机学报. 2018(02)
[3]《2017年国内外油气行业发展报告》发布:中国原油对外依存度67.4%[J]. 上海化工. 2018(02)
[4]棕榈油生物柴油掺混燃料宏观与微观喷雾特性[J]. 郭恒杰,李雁飞,李莉,马骁,徐宏明,王建昕. 内燃机学报. 2015(05)
[5]喷油时刻对缸内直喷汽油机颗粒物排放的影响[J]. 黄雅卿,王志,王建昕. 内燃机学报. 2014(05)
[6]喷雾液滴撞壁研究综述[J]. 李大树,仇性启,于磊,许京,段小龙,郑志伟. 工业加热. 2014(02)
[7]PM2.5的毒性及机制的进展[J]. 周蕊,邵帅,王彦清. 科技传播. 2012(06)
[8]基于精细碳黑模型的柴油机燃烧模拟[J]. 宋雅娜,钟北京. 清华大学学报(自然科学版). 2009(05)
[9]现代柴油机排气微粒生成历程及理化特性[J]. 裴毅强,董素荣,宋崇林,魏国东,杨铁皂,郭振鹏. 天津大学学报. 2006(S1)
[10]喷雾撞壁模型的发展[J]. 万吉安,黄荣华,成晓北. 柴油机设计与制造. 2004(02)
博士论文
[1]汽油组分对直喷汽油机一次和二次颗粒物生成影响的研究[D]. 王银辉.清华大学 2016
[2]基于生物柴油和戊醇的燃料设计及其燃烧和排放特性研究[D]. 李莉.清华大学 2016
[3]汽油替代燃料燃烧机理研究与火焰传播速度测量[D]. 郑东.清华大学 2016
[4]用激光诱导炽光法研究燃烧过程中的碳烟生成特性[D]. 郑亮.清华大学 2014
[5]应用激光诱导荧光法研究直喷汽油机缸内混合气形成过程[D]. 马骁.清华大学 2010
硕士论文
[1]汽油机一次颗粒物排放特性及二次颗粒物生成潜势的研究[D]. 郑荣.清华大学 2015
[2]预混火焰碳烟颗粒的形貌结构特征及团聚力的研究[D]. 洪亮.天津大学 2012
本文编号：3540511
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-11965-2035年一次能源消费和一次能源占比f}l
５？減相祕＿｜＾：〇??２０００－２０１７年中国汽车销量及增长率??图１－３?２０００－２０１７年中国汽车销量及增长率??近年来，全球环境状况逐年恶化，汽车尾气作为大气的主要污染源之一己被高度关注，与此??同时各国纷纷加严了汽车排放法规。乘用车方面，欧６法规ｍ对ＰＭ及ＰＮ均进行了严格限制，??并已在２０１７年９月开始实施；中国在欧６排放法规基础上制定了更为严苛的国６ａ及国６ｂ［８］，将??分别于２０２０年及２０２３年在全国范围内实施。在轻型车测试循环下（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＨａｒｍｏｎｉｚｅｄＬｉｇｈｔ??Ｖｅｈｉｃｌｅｓ?Ｔｅｓｔ?Ｃｙｃｌｅ，?ＷＬＴＣ）欧?６?及国?６?的?ＰＭ?及?ＰＮ?Ｐ艮值如图?１－４?所示。??ＰＮ（ｌ／ｋｍ）??Ａ－ｐ－，?＾??４??ＰＭ（ｍｇ／ｋｍ）?；：???ＮＭＨＣ（ｍｇ／ｋｍ）??＾?爾?１５?６８??国?６ｂ－２０２３．７?５００??国?６ａ－２０２０．７?７００??丄．２。１７．９???Ｃ０（ｍｇ／ｋｍ）??图１－４未来中国及欧洲排放法规??雾霾会对人体健康产生巨大的威胁，有研究表明［Ｗ（）］雾霾中的细小颗粒物ＰＭ２．５能吸附病毒、??细菌、重金属等对人体有害的物质，并在进入人体后被肺泡吸收经血液在体内传输，雾霾较严重??时会导致敏感人群急性中毒
?Ｃ０（ｍｇ／ｋｍ）??图１－４未来中国及欧洲排放法规??雾霾会对人体健康产生巨大的威胁，有研究表明［Ｗ（）］雾霾中的细小颗粒物ＰＭ２．５能吸附病毒、??细菌、重金属等对人体有害的物质，并在进入人体后被肺泡吸收经血液在体内传输，雾霾较严重??时会导致敏感人群急性中毒，发生心血管及肺部疾病，甚至诱发癌症。２０１８年５月北京市环境保??护局公布的北京市ＰＭ２．５来源解析［１１】一文指出，２０１７年北京地区的ＰＭ２．５来源中本地来源占??２５％－４５％，如图１－５?（ａ）所示，而移动源排放占本地来源的４５％，如图１－５?（ｂ）所示，在所有来??源中贡献率最高，因此加强管控ＰＭ２．５的排放源，尤其是机动车污染物迫在眉睫。??２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国石油的节能实践[J]. 黄飞. 石油石化节能. 2018(03)
[2]背压对多孔GDI喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响[J]. 丁海春,郭恒杰,张周,马骁,李雁飞,王志. 内燃机学报. 2018(02)
[3]《2017年国内外油气行业发展报告》发布:中国原油对外依存度67.4%[J]. 上海化工. 2018(02)
[4]棕榈油生物柴油掺混燃料宏观与微观喷雾特性[J]. 郭恒杰,李雁飞,李莉,马骁,徐宏明,王建昕. 内燃机学报. 2015(05)
[5]喷油时刻对缸内直喷汽油机颗粒物排放的影响[J]. 黄雅卿,王志,王建昕. 内燃机学报. 2014(05)
[6]喷雾液滴撞壁研究综述[J]. 李大树,仇性启,于磊,许京,段小龙,郑志伟. 工业加热. 2014(02)
[7]PM2.5的毒性及机制的进展[J]. 周蕊,邵帅,王彦清. 科技传播. 2012(06)
[8]基于精细碳黑模型的柴油机燃烧模拟[J]. 宋雅娜,钟北京. 清华大学学报(自然科学版). 2009(05)
[9]现代柴油机排气微粒生成历程及理化特性[J]. 裴毅强,董素荣,宋崇林,魏国东,杨铁皂,郭振鹏. 天津大学学报. 2006(S1)
[10]喷雾撞壁模型的发展[J]. 万吉安,黄荣华,成晓北. 柴油机设计与制造. 2004(02)
博士论文
[1]汽油组分对直喷汽油机一次和二次颗粒物生成影响的研究[D]. 王银辉.清华大学 2016
[2]基于生物柴油和戊醇的燃料设计及其燃烧和排放特性研究[D]. 李莉.清华大学 2016
[3]汽油替代燃料燃烧机理研究与火焰传播速度测量[D]. 郑东.清华大学 2016
[4]用激光诱导炽光法研究燃烧过程中的碳烟生成特性[D]. 郑亮.清华大学 2014
[5]应用激光诱导荧光法研究直喷汽油机缸内混合气形成过程[D]. 马骁.清华大学 2010
硕士论文
[1]汽油机一次颗粒物排放特性及二次颗粒物生成潜势的研究[D]. 郑荣.清华大学 2015
[2]预混火焰碳烟颗粒的形貌结构特征及团聚力的研究[D]. 洪亮.天津大学 2012
本文编号：3540511
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3540511.html
