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1、—————————————————————局部富氫稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)不同摻氫比例燃燒及排放特性研究—————————————————————StudyonCombustionandEmissionsCharacteristicsofLean-burnGasolineEnginewithHydrogenunderVariousHydrogenAdditionalRatio作者姓名：解瀚光專業(yè)名稱：動(dòng)力工程及工程熱物理指導(dǎo)教師：于秀敏教授學(xué)位類別：工學(xué)碩士答辯日期：2015年6月4日摘要局部富氫稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)不同摻氫比例燃燒及排放特性研究伴隨我國汽車行
2、業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，整個(gè)汽車業(yè)正在接受能源危機(jī)和環(huán)境問題的雙重考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”成為各汽車企業(yè)的首要任務(wù)。氫能源作為最清潔燃料之一，成為汽車能源發(fā)展新的思路。本文依托國家自然基金項(xiàng)目；“氫氣缸內(nèi)直噴局部富氫稀燃汽油機(jī)及其混合動(dòng)力汽車節(jié)能機(jī)理研究”，針對局部富氫稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃時(shí)的燃燒及排放特性?；谙”∪紵皻錃鈨?nèi)燃機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，試驗(yàn)制定了一套既能通過稀燃控制排放也兼?zhèn)錃錃飧纳迫紵俣群拖∪紭O限等特點(diǎn)的摻氫稀燃方案，通過試驗(yàn)手段對其稀燃性能加以驗(yàn)證。首先搭建滿足試驗(yàn)要求的發(fā)動(dòng)機(jī)臺架，不同于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，該試驗(yàn)同時(shí)需
3、要?dú)錃饧捌蛢商兹剂瞎┙o系統(tǒng)，試驗(yàn)選用大眾EA888發(fā)動(dòng)機(jī)作為原始機(jī)型，通過加裝進(jìn)氣道噴油系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氫氣缸內(nèi)直噴，汽油進(jìn)氣道噴射，課題組為精確控制試驗(yàn)參數(shù)開發(fā)了雙燃料控制系統(tǒng)。試驗(yàn)變量為摻氫比例，點(diǎn)火提前角及過量空氣系數(shù)；通過試驗(yàn)分析不同摻氫比例對發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃性能的影響。相同點(diǎn)火提前角時(shí)的缸壓曲線及放熱率曲線的分析結(jié)果表明，隨過量空氣系數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓下降,火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p緩；伴隨摻氫比例的增加，這一現(xiàn)象得到改善，缸內(nèi)壓力峰值和放熱率峰值增加，混合氣燃燒更加充分，摻氫利用氫氣的理化特性有效地改善了汽油機(jī)稀薄燃燒性能。通過改變點(diǎn)火提前角探究
4、不同過量空氣系數(shù)及摻氫比例下的最佳點(diǎn)火提前角，在最佳點(diǎn)火提前角時(shí)平均有效壓力、扭矩和功率均可達(dá)到峰值，HC排放最低，在此點(diǎn)火提前角下研究不同摻氫比例熱效率、缸內(nèi)溫度、火焰發(fā)展期和快速燃燒期變化趨勢，結(jié)果表明，摻氫可以有效提升稀燃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，火焰發(fā)展期和快速燃燒期縮短，工作更接近定容燃燒，燃燒損失減少。當(dāng)摻氫比例大于7.2%時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在λ=2以下范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒并可保持較好的做功能力。摻氫比例的增加可以降低CO和HC排放物的生成，混合氣燃燒更充分；但由于摻氫使缸內(nèi)溫度升高，造成NOx明顯增加，這一現(xiàn)象需要通過較大過量空氣系I數(shù)
5、的稀薄燃燒加以抑制。試驗(yàn)通過分析最高壓力循環(huán)變動(dòng)和平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)研究發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃時(shí)的工作穩(wěn)定性，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)伴隨摻氫比例的增加，最大缸壓隨循環(huán)數(shù)波動(dòng)和平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)均逐漸減小，發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃時(shí)工作更加平穩(wěn)。研究稀燃極限探究發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃穩(wěn)定工作范圍，以平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)系數(shù)超過10%為界限確定稀燃極限，試驗(yàn)表明稀燃極限隨摻氫比例的增加而不斷提升。關(guān)鍵詞：汽油，氫氣，摻氫比例，稀薄燃燒，循環(huán)變動(dòng)，稀燃極限IIABSTRACTStudyonCombustionAndEmissionsCharacteristicsofLean-burnGas
6、olineEnginewithHydrogenWiththerapidsustainabledevelopmentofcarindustryinChina,thewholeindustryischallengedbytheenergycrisisandtheenvironmentalpollution.Torealizethegoalofenergysavingandemissionreductionbecometheprimarytaskofanyautomobileenterprise.Beingregardedasoneofthe
7、cleanestenergy,hydrogenisanewideatodevelopalternativefuels.ThisthesisissupportedbyNationalNaturalScienceFoundation‘StudyonEnergy-savingMechanismofHEVEquippedwithLean-burnGasolineEnginewithHydrogenDirectInjectionSystem’.Thethesisanalyzesthecombustionandemissionscharacteri
8、sticsaccordingtotheexperimentonlean-burngasolineenginewithhydrogen.Baseontheadvantagesanddisadvantageso
