正庚烷_异戊醇混合燃料HCCI燃烧与排放特性研究

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1、分类号:TK4610710-2015222007专业硕士学位论文正庚烷/异戊醇混合燃料HCCI燃烧与排放特性研究刘召震导师姓名职称张春化教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称动力工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年5月15日学位授予单位长安大学StudyoncombustionandemissioncharacteristicsofanHCCIenginefueledwithn-heptane/isoamylalcoholblendsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandida

2、te：LiuZhaozhenSupervisor：Prof.ZhangChunhuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要能源危机与环境污染问题已经成为影响人类社会可持续发展的两大难题。机动车保有量的增加带来的能源消耗和大气污染迫使人们寻找内燃机节能减排的新方法，均质压燃（HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI）作为一种新型燃烧方式越来越受到研究人员的关注。均质压燃具有热效率高、NOx和PM排放低等优点，但同时也面临燃烧相位难以控制、运行工况范围窄等挑战。本文搭建混合燃料HCCI试验

3、台架系统，使用正庚烷/异戊醇混合燃料，在发动机台架试验的基础上，研究燃料混合比、进气温度、过量空气系数和发动机转速对混合燃料HCCI燃烧特性和排放特性的影响，并对HCCI运行范围进行探究。试验结果表明，随着混合燃料中异戊醇比例的增大，缸内峰值压力、压力升高率峰值、峰值温度和瞬时放热率峰值均逐渐减小，且峰值对应的相位逐渐推迟；着火时刻和主燃烧时刻后移，燃烧持续期变长；缸内峰值压力循环变动系数逐渐变大，燃烧稳定性变差；CO和HC排放均呈现先小幅降低，然后逐渐增大的趋势。随着进气温度的升高，缸内峰值压力、压力升高率峰值、峰值温度和瞬时放热率峰值均逐渐增大，峰

4、值对应的相位逐渐提前；着火时刻和主燃烧时刻前移，燃烧持续期缩短；循环变动系数逐渐减小，燃烧稳定性改善；CO和HC排放逐渐降低。随着过量空气系数的增大，缸内峰值压力、压力升高率峰值、峰值温度和瞬时放热率峰值均逐渐减小，峰值对应的相位逐渐推迟；着火时刻和主燃烧时刻向后移动，燃烧持续期变长；循环变动系数逐渐变大，燃烧稳定性变差；CO和HC排放均逐渐增大。随着发动机转速的增大，缸内峰值压力和峰值温度先升高，然后略有降低；循环变动系数先减小，然后略有增大；CO和HC排放均呈现先减小后增大的趋势。对于HCCI运行范围的探究发现，为了扩展混合燃料HCCI运行范围，可

5、在小负荷工况下适当增加正庚烷比例，以获得较好的小负荷工况适应性；在大负荷工况下适当增加异戊醇比例，以获得较好的大负荷工况适应性。另外，适当提高进气温度可以扩展HCCI运行范围。关键词：HCCI，正庚烷，异戊醇，燃烧特性，排放特性，运行范围iAbstractTheenergycrisisandenvironmentalpollutionhavebecometwomajorproblemsthatrestrainthesustainabledevelopmentofhumansociety.Energyconsumptionandairpollutionb

6、roughtbytheincreaseofthenumberofvehicleshaveforcedpeopletosearchfornewmethodsforenergy-savingandemissionreductionofinternalcombustionengines.Asanewcombustionmethod,homogeneouschargecompression(HCCI)hasattractedmoreandmoreattentionofresearchers.HCCIhastheadvantagesofhighthermalef

7、ficiency,lowNOxandPMemissions.Butitalsofaceschallenges,suchasunmanageablecombustionphase.Andtheoperatingrangeisnarrow.Inthispaper,anHCCItestbenchsystem,whichusesn-heptane/isoamylalcoholmixedfuel,wassetupbasedonanenginebenchtest.Theinfluenceoffuelblendingratio,intakeairtemperatur

8、e,excessaircoefficientandenginespeedoncombustio