掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究

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1、分类号：TK416+4单位代码：10183研究生学号：2015422112密级：公开掺氢对丁醇点燃式发动机吉林大学起动及硕士学位论文怠速（学术学位）性能影响的仿掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究真研SimulationResearchonEffectofHydrogenBlendingonStarting究andIdlingPerformanceinButanolIgnitionEngine黄珊作者姓名：黄珊专业：动力工程及工程热物理吉研究方向：内燃机工作过程优化及控制林指导教师：于秀敏教授大学培养单位：汽车工程学院2018年6月—————————————————————掺

2、氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究—————————————————————SimulationResearchonEffectofHydrogenBlendingonStartingandIdlingPerformanceinButanolIgnitionEngine作者姓名：黄珊专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：于秀敏教授类别：工学硕士答辩日期：年月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承

3、担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博

4、硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕士□博士学科专业：动力工程及工程热物理论文题目：掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学南岭校区汽车工程学院内燃机系能源与动力大楼（130025）作者联系电话：摘要掺氢对丁醇点燃式发动机起动及怠速性能影响的仿真研究由于丁醇的性质与汽油相似，作为发动机优良的代用燃料已有很多的研究。丁醇作为含氧燃料，能够有效降低发动机尾气中CO和HC的排放量，但是丁醇不

5、完全燃烧会产生醛类等非常规排放，对人体产生较大的危害。与汽油相比，丁醇的汽化潜热较大，饱和蒸气压极低，因此丁醇作为发动机代用燃料时，其蒸发雾化性能较差，尤其是在起动工况下，发动机壁面温度较低，丁醇的蒸发性能进一步受到影响，从而导致丁醇发动机的起动困难。针对丁醇点燃式发动机起动过程中存在的一系列问题，本文采用掺混氢气的方式来解决。由于氢气的点火能量低，火焰传播速度快，在起动工况下，随着火花塞跳火，缸内氢气迅速着火燃烧，并放出大量的热，提高缸内的温度，改善缸内燃烧状态，从而保证了起动工况的燃烧稳定性，同时降低污染物排放。本文结合CONVERGE软件对一款进气道-缸内复合喷射发动机进行建模，并结

6、合台架试验结果验证模型的正确性。之后利用数值模拟的方式探究掺氢分别对丁醇发动机起动及怠速性能的影响。首先对丁醇发动机的起动性能进行了探索性研究：改变初始条件和边界条件模拟环境温度的改变，探究环境温度对发动机燃烧以及排放的影响，之后交叉改变掺氢条件与环境温度，探究掺氢以及环境温度对缸内燃烧和排放的影响，在上述研究基础之上，进行怠速性能的研究，将掺氢条件细化，进一步研究了不同掺氢比以及不同点火正时对燃烧及排放的影响，尤其对类醛基的生成规律进行了深入讨论。本文的研究结论如下：1)对于纯丁醇模式而言，环境温度对起动工况缸内燃烧和排放状况影响显著。当环境温度从10℃提升到25℃时，燃料蒸发雾化性能得

7、到改善，缸内混合气数量增多，混合气燃烧速度加快，缸压和缸温峰值有较大的提升，且峰值位置提前。由于缸内燃烧状况得以改善，燃料燃烧更加完全，从而使得CO和HC排放降低。对于醛类排放而言，类醛基的生成及氧化依赖于缸内温度分布状态，因此缸内温度提升有效降低了类甲醛I基团和类乙醛基团的浓度。2)起动工况下，掺氢比为10%的燃料供给模式相比于纯丁醇模式，缸内燃烧状况以及污染物的排放均有突破性的改善。氢气的加入使得缸内混合气燃烧速度加