天然气混氢发动机工作过程分析研究

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1、硕士学位论文天然气混氢发动机工作过程分析研究曾维铨指导老师张洪涛专业名称机械工程学科门类工学论文提交日期2015年6月5日分类号密级公开UDC学校代码10594硕士学位论文题目天然气混氢发动机工作过程分析研究英文题目Analysisofworkingprocessofnaturalgasmixtureofhydrogenengine姓名曾维铨专业名称机械工程学科门类工学指导老师张洪涛论文提交日期2015年6月5日论文答辩日期2015年5月21日答辩委员会主席李健论文评阅人罗建斌张建华黄锦成广西科技大学硕士学位论文

2、摘要摘要随着我国经济的快速发展以及汽车产销总量的持续增长，对传统能源石油的需求越来越依赖。与此同时，我国的排放法规逐步与欧美接轨，因此如何降低汽车发动机排放的新技术发展面临着新一轮的挑战。H2通常以清洁、高效、可再生被认为是最有潜力的车用替代能源，目前研究的天然气混氢（HCNG）是氢能源具体利用在发动机上的最好方式，对能源危机的缓和以及汽车有害排放物的降低有着关键的现实意义。首先，从理论上通过计算求出不同HCNG的理论空燃比、体积热值、密度以及质量热值。随后在GT-power软件中创建新的HCNG燃料库以及搭建某

3、国产YC4G型天然气发动机计算模型，调试了其准确性并进行仿真试验，。其次，为了能够清楚的了解不同HCNG对发动机性能的影响规律，本文对比分析了包括天然气以及不同混氢比例的五种HCNG的燃烧过程。结果表明，天然气中加入氢气，使得发动机的动力性能下降，经济性能上升；随着混氢比逐步增加，缸内燃烧压力和温度均趋于上升，燃烧起始趋于前移，瞬时放热率峰值趋于增加，NOx和CO排放上升，HC下降。综合分析得出，当氢气掺混比例为20%时，发动机的各项性能可以达到较优水平。最后，对发动机燃用HCNG20进行了过量空气系数、点火提前

4、角和气门重叠角等变参数研究。结果表明，在对于过量空气系数以及点火提前角的研究基础上，主要分析了发动机动力、经济、排放性能的相互作用，最终获得燃用HCNG20的性能MAP图；此外，在对于不同气门重叠角大小的研究中，可使用两种不同配气方案，当发动机需要较好的动力性能时，应采用固定进气门早开角度，改变排气门晚关角度；与此相反，若改变进气门早开角度，固定排气门晚关角度，则发动机会获得较好的排放性能。本文通过发动机燃用天然气以及HCNG对其性能的分析，一方面显示HCNG作为气体代用燃料具有很好的利用远景；另一面也为HCNG

5、在气体发动机上的应用进一步改进优化给出了参考依据。关键词：HCNG；发动机；混氢比；变参数研究I广西科技大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofsocialeconomyandthesustainablegrowthofglobalcarownership,humandemandsforoilweregrowing.Inaddition,withtheemissionregulationseachcountryhasmadeareincreasinglys

6、tricter,thecar'sengine,asthemainforcedriving,wasfacingmoreandmoreseverechallenges.H2wasusuallyconsideredtobethemostpotentialalternativeenergyofcarforitsclean,efficientandrenewable,butnaturalgasmixtureofhydrogenfuel(HCNG)wasthemostfeasibleschemeofhydrogenineng

7、ineapplications,whichhadveryimportantrealvaluetoalleviatetheenergycrisisandreduceharmfulemissionsfromautomobiles.Firstly,thispapertheoreticallycalculateddifferentHCNGtheoryair-fuelratio,volumecalorificvalue,densityandcalorificvalue.ThenonthebasisofGT-suitesof

8、tware,itestablishedHCNGfueldepotandadomesticYC4Gtypenaturalgasenginesimulationmodel,testedthem,andcalibratedtheaccuracyofthesimulationmodel.Secondly,inorderhaveaclearunderstandingoftheinf