多缸汽油hcci发动机燃烧及排放特性的试验研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文多缸汽油HCCI发动机燃烧及排放特性的试验研究硕士研究生：张开强学号：1110209209导师：黄震教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterEXPERIMENTALSTUDYONCOMBUSTIONANDEMISSIONCHARACTERISTICSOFMULTI-CYLINDERHCC

2、IENGINECandidate：KaiqiangZhangStudentID:1110209209Supervisor：Prof.ZhenHuangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerMachineryEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongU

3、niversity上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：>1「年2•月厂曰上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。木

4、人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在__年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密(请在以_t方框内打“V”）日期：年>月f日日期：年〉月厂日摘要多缸汽油HCCI发动机燃烧及排放特性的试验研究摘要面对日益严重的能源危机与环境污染问题，如何进一步提高内燃机热效率、降低有害排放是当今国际车用动力研究的重要课题。HCCI燃烧模式和混合动力技术作为两种高效清洁的动力途径，具有良好的发展前景。本文在一台四缸汽油机上进行一系列的改造设计，通过提

5、高压缩比和利用废气加热进气的方式实现HCCI燃烧。为使HCCI发动机与混合动力系统能够有效结合，本文通过提高发动机压缩比的办法拓展了汽油机HCCI负荷范围，并考察了压缩比对汽油HCCI发动机燃烧与排放特性的影响。在此基础上，本文进一步研究了进气温度、冷却液、EGR率、进气压力等因素对负荷拓展后汽油HCCI发动机燃烧与排放的影响，寻找控制改进HCCI燃烧的方法。随后，本文将汽油HCCI发动机与串联式混合动力系统结合，搭建一个全新的汽油HCCI发动机混合动力台架，试验分析其经济性，研究探索更加高效清洁的动力模式。研究结果表明，提高压缩比可

6、以有效拓展HCCI发动机的运行负荷范围。在负荷拓展中，缸内最大压力升高率限制了发动机高负荷拓展，而燃烧循环变动则限制了其低负荷拓展。压缩比提高后，发动机动力性、经济性提高，且HCCI燃烧对进气温度的要求降低，但压缩比提高后爆震倾向增大，对汽油机可靠性要求更高。在HCCI燃烧模式下，压缩比提高有效降低HC和NOx排放，但CO排放略有升高。随着进气温度、冷却液温度升高，发动机缸内压力及温度上升，CO和HC排放下降，缸内循环变动有减小的趋势。但进气温度、冷却第I页摘要液温度过高会导致爆震，而过低则可能失火。因此，合适的冷却液温度及进气温度对

7、燃烧稳定性非常重要。进气压力增大可以使发动机动力性显著升高，但过高的进气压力容易使发动机爆燃。结合进气增压与EGR，有利于拓展发动机高负荷运行范围。随着EGR率的增大，发动机缸内压力温度下降，缸内压升率降低，燃烧持续期延长，可以降低发动机爆燃趋势，同时也可显著降低NOx的排放。随着EGR率的增大，发动机循环变动增大，不利于发动机稳定运行。研究结果同时表明，HCCI燃烧缸间循环变动较大，1,4缸的循环变动大于2,3缸的循环变动，且随着EGR率的增大，缸间变动差异增大。在HCCI发动机混合动力台架试验中，本文主要采用开关式控制策略并选用N

8、EDC工况进行试验研究。结果表明，两种动力模式结合后，有更大的节能减排潜力，HCCI混合动力系统能够在NEDC工况下实现5.56L/100km的油耗，相比SI模式混合动力系统和原机分别降低11.3%和22%的燃油消耗率。