掺氢天然气发动机工作过程模拟和优化的研究

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1、工学硕士学位论文掺氢天然气发动机工作过程模拟和优化的研究RESEARCHONSIMULATIONANDOPTIMIZATIONFORWORKINGPROCESSOFHCNGENGINE申胜男哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：U464.174国际图书分类号：629工学硕士学位论文掺氢天然气发动机工作过程模拟和优化的研究硕士研究生：申胜男导师：杨建国教授申请学位：工学硕士学科、专业：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：U

2、464.174U.D.C：629DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONSIMULATIONANDOPTIMIZATIONFORWORKINGPROCESSOFHCNGENGINECandidate:ShenShengnanSupervisor:Prof.YangJianguoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:VehicleEngineeringAffiliat

3、ion:CollegeofAutomobileEngineeringDateofDefence:July，2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要大气环境污染和石油危机是世界经济发展面临的两个主要问题。为了减少有害气体排放量、改善能源利用结构和降低能耗，世界各国都在积极寻找和开发车用代用燃料。作为中间过渡的车用能源动力，天然气掺氢发动机以其低排放性和良好的经济性能，已经成为世界各国研究的热

4、点。该技术保持了天然气发动机的优点，并结合了更新的氢能技术，成为汽车发动机替代能源的研究焦点。本文通过大量查阅相关文献资料，在对EQD210N-20掺氢天然气发动机整体结构进行深入系统分析基础上，研究并确定了增压掺氢天然气发动机热力过程模拟数学模型，根据数学模型建立了该发动机仿真模型，并通过试验验证该模型的正确性。在保证增压掺氢天然气发动机仿真模型正确的基础上，对该发动机进行了排放和动力性分析，通过分析HC、NOx、CO2、CO排放量随掺氢体积分数的变化及发动机功率、转矩随掺氢体积分数的变化，确定了氢气

5、与天然气的最佳配比。最后以掺氢20%体积比天然气的混合燃料，对该发动机进行运行参数优化的研究工作，并分析压缩比、点火提前角、空燃比和进气管压力对掺氢天然气发动机性能的影响，优化出最佳压缩比和最佳点火提前角，为提高发动机性能提供了依据。本文研究表明：本文建立的增压掺氢天然气发动机的仿真模型能够较准确地预测发动机主要性能指标；掺氢天然气发动机可以提高动力性和经济性，并可以有效地降低发动机的排放。关键词掺氢天然气发动机；掺氢比；数值模拟；燃烧；排放-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAtmos

6、phericenvironmentalcontaminationandoilcrisisaretwoprimalproblemsoftheworldeconomicdevelopment.Everycountrytriestofindthealternativefuelsinthecarinordertoreducetheemissionofharmfulgas,improvethestructureofenergy,anddecreasetheenergyconsumption.Hydrogenble

7、ndednaturalgasengine(HCNGengine)hasbeenresearchedquicklyaroundtheworldbecauseitcanbeusedassubstitutefuel,providinggoodemissionbehaviorandeconomicprice.HCNGenginecombinesthemeritsofnaturalgasengine(CNGengine)withtheleasthydrogentechnology.Inthepresentwork

8、,manyrelatedpaperswereconsulted.BasedonthesystemicresearchontheEQD210N-20HCNGstructure,weestablishedthethermodynamicsprogressnumericalsimulationoftheHCNG.AnemulatedHCNGmodelwasestablishedaccordingtothenumericalsimulation,a