局部富氢稀燃发动机不同掺氢比例燃烧及排放特性研究

《局部富氢稀燃发动机不同掺氢比例燃烧及排放特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、—————————————————————局部富氢稀燃发动机不同掺氢比例燃烧及排放特性研究—————————————————————StudyonCombustionandEmissionsCharacteristicsofLean-burnGasolineEnginewithHydrogenunderVariousHydrogenAdditionalRatio作者姓名：解瀚光专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：于秀敏教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要局部富氢稀燃发动机不同掺氢比例燃烧及排放特性研究伴随我国汽车行

2、业持续快速发展，整个汽车业正在接受能源危机和环境问题的双重考验，实现“节能减排”成为各汽车企业的首要任务。氢能源作为最清洁燃料之一，成为汽车能源发展新的思路。本文依托国家自然基金项目；“氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机及其混合动力汽车节能机理研究”，针对局部富氢稀燃发动机进行试验研究，分析发动机稀燃时的燃烧及排放特性。基于稀薄燃烧及氢气内燃机的优缺点，试验制定了一套既能通过稀燃控制排放也兼备氢气改善燃烧速度和稀燃极限等特点的掺氢稀燃方案，通过试验手段对其稀燃性能加以验证。首先搭建满足试验要求的发动机台架，不同于传统发动机试验，该试验同时需

3、要氢气及汽油两套燃料供给系统，试验选用大众EA888发动机作为原始机型，通过加装进气道喷油系统，实现氢气缸内直喷，汽油进气道喷射，课题组为精确控制试验参数开发了双燃料控制系统。试验变量为掺氢比例，点火提前角及过量空气系数；通过试验分析不同掺氢比例对发动机稀燃性能的影响。相同点火提前角时的缸压曲线及放热率曲线的分析结果表明，随过量空气系数增加，发动机缸压下降,火焰传播速度减缓；伴随掺氢比例的增加，这一现象得到改善，缸内压力峰值和放热率峰值增加，混合气燃烧更加充分，掺氢利用氢气的理化特性有效地改善了汽油机稀薄燃烧性能。通过改变点火提前角探究

4、不同过量空气系数及掺氢比例下的最佳点火提前角，在最佳点火提前角时平均有效压力、扭矩和功率均可达到峰值，HC排放最低，在此点火提前角下研究不同掺氢比例热效率、缸内温度、火焰发展期和快速燃烧期变化趋势，结果表明，掺氢可以有效提升稀燃时发动机的热效率，火焰发展期和快速燃烧期缩短，工作更接近定容燃烧，燃烧损失减少。当掺氢比例大于7.2%时，发动机在λ=2以下范围内均可实现稳定燃烧并可保持较好的做功能力。掺氢比例的增加可以降低CO和HC排放物的生成，混合气燃烧更充分；但由于掺氢使缸内温度升高，造成NOx明显增加，这一现象需要通过较大过量空气系I数

5、的稀薄燃烧加以抑制。试验通过分析最高压力循环变动和平均指示压力循环变动研究发动机稀燃时的工作稳定性，试验发现伴随掺氢比例的增加，最大缸压随循环数波动和平均指示压力循环变动均逐渐减小，发动机稀燃时工作更加平稳。研究稀燃极限探究发动机稀燃稳定工作范围，以平均指示压力循环变动系数超过10%为界限确定稀燃极限，试验表明稀燃极限随掺氢比例的增加而不断提升。关键词：汽油，氢气，掺氢比例，稀薄燃烧，循环变动，稀燃极限IIABSTRACTStudyonCombustionAndEmissionsCharacteristicsofLean-burnGas

6、olineEnginewithHydrogenWiththerapidsustainabledevelopmentofcarindustryinChina,thewholeindustryischallengedbytheenergycrisisandtheenvironmentalpollution.Torealizethegoalofenergysavingandemissionreductionbecometheprimarytaskofanyautomobileenterprise.Beingregardedasoneofthe

7、cleanestenergy,hydrogenisanewideatodevelopalternativefuels.ThisthesisissupportedbyNationalNaturalScienceFoundation‘StudyonEnergy-savingMechanismofHEVEquippedwithLean-burnGasolineEnginewithHydrogenDirectInjectionSystem’.Thethesisanalyzesthecombustionandemissionscharacteri

8、sticsaccordingtotheexperimentonlean-burngasolineenginewithhydrogen.Baseontheadvantagesanddisadvantageso