氢气汽油双燃料发动机冷起动试验研究

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1、氢气/汽油双燃料发动机冷起动试验研究StudyonExperimentofColdStartonHydrogen-GasolineIgnitionEngine作者姓名：冀相斌专业名称：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日摘要氢气/汽油双燃料发动机冷起动试验研究随着经济的不断发展，我国汽车产销量的不断增长，截止到2014年，中国已连续六年汽车产销量世界第一，汽车保有量的增加也带来了化石燃料大量消耗和环境污染问题。发动机在冷起动工况时，工作状态不稳定，排放污染最为严重，从2010年起

2、，我国实行的第四阶段排放标准中增加了对发动机冷起动阶段污染物排放量的限制指标。氢气作为新型清洁能源，一方面具有优秀的燃烧特性，另一方面燃烧生成产物无污染，利用氢气改善汽油机冷起动工况的性能具有重要的研究意义。本文结合国家自然科学基金项目“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”，研究了纯汽油进气道喷射，纯氢气缸内直喷及两种燃料共同工作下，发动机冷起动工况的性能。将一台四缸四冲程发动机进行了改装，加装一套进气道喷射系统，设计了相应的驱动电路，可实现氢气/汽油双燃料燃烧做功。针对试验工况实际需求，设计发动机冷起动

3、控制策略，对不同点火提前角的情况下，纯氢气、纯汽油及氢气/汽油混合时发动机冷起动工况的性能进行了试验研究。研究结果表明：1）纯氢气缸内直接喷射冷起动工况及氢气/汽油双燃料冷起动工况起动速度较快，可实现首循环有效点火，纯汽油进气道喷射冷起动工况起动速度慢，难以实现首循环有效点火。2）纯汽油进气道喷射冷起动工况最佳起动点火提前角为25°BTDC，点火提前角过晚，则起动困难；纯氢气缸内直接喷射冷起动工况最佳起动点火提前角为15°BTDC，点火提前角过早，则起动困难；氢气/汽油双燃料冷起动工况最佳起动点火提前角为15°BTDC，10°B

4、TDC-30°BTDC均能实现有效点火，有效点火范围较宽。3）氢气/汽油双燃料冷起动时，氢气所占热量比例较低，但氢气却在燃烧中占据了主要作用，提高了混合气燃烧的速度和循环的等容度。4）纯汽油进气道喷射冷起动工况，尾气排放HC及CO含量较高，氢气/汽油双燃I料冷起动工况，尾气排放HC及CO含量有所改善，纯氢气缸内直接喷射冷起动工况，尾气排放效果最好，可实现超低排放。关键词：发动机氢气汽油双燃料冷起动试验研究IIAbstractStudyonExperimentofCold-StartinHydrogen-GasolineIgnit

5、ionEngineWiththecontinuousdevelopmentofeconomy,China'sautomobileproductionisincreasing.By2014,Chinahasbeenthebiggestautomotiveproductioncountryintheworldforsixyears.Theincreaseofautomibilemakesaproblemoffuelconsumptionandenvironmentalpollution.Duringthecold-startcond

6、ition,thestatusofengineisunstable,thepollutionemissionsisserious.Since2010,inthefourthstageofthepollutionstandard,Chinahasincresedinthelimitsofcold-startpollutionemissions.Asanewclearenergy,thecombustioncharacteristicofhydrogenisexcellent,thecombustionproductsisnon-p

7、ullution.Theresearchofhydrogenimprovethecold-startperformanceofgasolineengineissignificance.BasedontheNSFCprojectof“StudyonEnergy-savingMechanismofHEVEquippedwithLean-burnGasolineEnginewithHydrogenDirectInjectionSystem”,theenginecold-startperformanceofgasolineport-in

8、jection,hydrogendirect-injectionandthecombinationofbothwasstudiedinthisthesis.Wemodifieda4-cylinder4-strokeengine,equippedwithaseto