一、燃油直喷燃烧技术(论文文献综述)
张浩[1](2021)在《基于煤基合成柴油与活化热氛围调控的内燃机高效清洁燃烧技术研究》文中进行了进一步梳理随着燃油耗法规和污染物排放法规的日益严格,能源与环境的可持续发展成为全球关注的焦点。中国具有缺油、少气、多煤的能源结构特点,根据我国的资源分布情况发展替代燃料可以充分发挥我国地域辽阔和资源多样性的优势,因此清洁替代燃料的开发及合成技术得到了各界的关注。同时,内燃机各种新型燃烧模式对燃料特性以及分子结构提出了新的要求,传统燃油的理化性质难以与新型燃烧模式的需求相匹配。因此,根据新型燃烧模式的需求通过替代燃料灵活调整缸内活化热氛围、优化发动机燃烧过程至关重要,近年来通过油机协同技术实现内燃机高效清洁燃烧逐渐成为研究热点。本研究基于国家自然科学基金以及吉林省自然科学基金项目,针对煤基合成柴油在压燃式发动机上的应用问题,基于燃料理化特性与燃烧模式协同配合的思想,探究煤基合成柴油/丁醇混合燃料活性控制燃烧以及双燃料喷射活化分层燃烧、煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧对于压燃式发动机燃烧过程以及排放污染物的影响。配合进气参数和喷油参数等燃烧边界条件调整,探索通过燃料理化特性以及活化热氛围调整实现压燃式发动机高效清洁燃烧的潜力,确定与燃料特性以及燃烧模式相匹配的燃烧边界条件控制策略。同时利用光学可视化研究与数值模拟分析的手段,探究燃料理化特性与燃烧边界条件对于混合气形成、燃烧过程、火焰发展及污染物生成历程的影响机理与作用机制。研究中以一台电控高压共轨四气门柴油机为基础,基于开放式ECU搭建了具有进气道喷射以及缸内直喷两套燃油喷射系统的热力学发动机试验测试平台。自行设计搭建二级模拟增压系统以及冷却EGR系统实现进气参数的灵活调节,基于电涡流测功机、燃烧分析仪、高响应的瞬态排放分析仪构建了发动机燃烧及排放测控系统,实现了压燃式发动机的燃烧与排放实时测试与分析。基于一台四冲程单缸立式水冷发动机和高速摄像机搭建了光学可视化测试平台,实现了压燃式发动机缸内火焰发展历程的采集和分析。基于本研究中所采用的热力学发动机耦合煤基合成柴油化学反应机理搭建可实现煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧三维模拟仿真平台,为从化学反应动力学角度深入分析压燃式发动机燃烧过程创造了条件。主要研究内容及结论如下:1、试验研究了燃用煤基合成柴油与国VI石化柴油对压燃式发动机燃烧过程及污染物排放的影响,研究发现相对于低芳烃含量的国VI石化柴油,煤基合成柴油具有较高的反应活性、十六烷值过高,在压燃式发动机中燃用煤基合成柴油滞燃期缩短,预混合燃烧比例减小、预混合燃烧与扩散燃烧边界明显。由于扩散燃烧比例高,燃烧持续期延长,因此相对于燃用石化柴油,燃用煤基合成柴油能够降低发动机的NOx排放但其颗粒物质量排放有所增加。2、针对纯煤基合成柴油燃烧存在的预混合燃烧比例不足的问题,采用煤基合成柴油/丁醇混合燃料活性控制以及双燃料喷射活化分层的燃烧方式灵活调控缸内活化热氛围进而改善发动机性能,研究发现两种燃烧模式均有利于提高预混合燃烧比例、改善混合气形成,有利于降低颗粒物排放。其中煤基合成柴油/丁醇活性控制与活化分层燃烧中通入EGR能够显着降低引入丁醇带来的高NOx排放,缓解NOx排放与颗粒物排放的trade-off关系。丁醇汽化潜热较大以及燃烧相位推迟等因素导致煤基合成柴油/丁醇活性控制燃烧的热效率相对于纯煤基合成柴油燃烧较低。相对于煤基合成柴油/丁醇活性控制燃烧模式,进气道喷射丁醇、缸内直喷煤基合成柴油的活化分层燃烧模式能够调整燃料缸内空间分布实现混合气反应活性的分层,从而更加灵活的调控缸内活化热氛围以达到更高的预混燃烧比例,因此活化分层燃烧过程中燃烧持续期更短、热效率水平与纯煤基合成柴油燃烧相当。但活化分层模式在进气和压缩冲程中残留在活塞环与缸套之间的丁醇燃料难以完全燃烧会产生较高的HC和CO排放。通过优化燃油喷射策略以及EGR率,活化分层燃烧模式下丁醇比例为30%时的排放最优点相对于燃用纯煤基合成柴油的排放最优点NOx排放降低了49.5%,颗粒物排放降低了40.9%。3、利用基于光学发动机的可视化平台,对煤基合成柴油/丁醇混合燃料活性控制以及双燃料喷射活化分层燃烧模式下的火焰发展历程以及缸内温度场分布进行研究,发现煤基合成柴油/丁醇混合燃料活性控制以及双燃料喷射活化分层燃烧均能够有效降低压燃式发动机燃烧过程中的火焰面积和火焰自然发光度,缸内平均温度降低、温度场分布更加均匀,有利于降低碳烟KL因子进而抑制碳烟生成,其中活性控制燃烧效果更好。活化分层燃烧模式中进气道预喷的丁醇在压缩过程中开始低温反应先期形成了利于着火的自由基,能够加快煤基合成柴油的后期扩散燃烧速度。相对于活性控制燃烧仅在缸壁周围形成火焰团,煤基合成柴油/丁醇活化分层燃烧过程在气缸中心区域和缸壁周围均形成了明显的火焰团。4、为提高缸内燃烧反应活性梯度实现燃烧放热规律的灵活调控,进一步提高热效率实现高效清洁燃烧,采用反应活性及汽化潜热更低的汽油作为进气道喷射燃料,基于双燃料喷射热力学发动机对煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧模式进行了试验研究。研究表明,在进气道预喷汽油的双燃料喷射活化分层燃烧模式中,缸内直喷高反应活性的煤基合成柴油代替石化柴油能够增大混合气反应活性梯度,有利于进一步提高发动机指示热效率,同时有助于降低压力升高率峰值进而拓展活化分层燃烧模式的负荷范围。煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧模式中需结合发动机工况选择最佳的直喷时刻和汽油比例,在保证压力升高率不超限的基础上获得较高的热效率。通过燃油喷射策略优化,相对于石化柴油/汽油活化分层燃烧模式,采用煤基合成柴油/汽油活化分层燃烧模式使发动机指示热效率提高2%,同时压力升高率峰值和NOx排放分别降低了46.1%和20.1%。相对于纯煤基合成柴油直喷燃烧模式,煤基合成柴油/汽油活化分层燃烧模式的指示热效率提高了6.7%、颗粒物质量排放降低了19.8%而NOx排放变化不大。5、基于数值模拟分析平台,针对煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧模式下的燃料蒸发、雾化混合、燃烧过程及主要污染物生成历程进行了研究。结果表明,煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧模式中提高汽油比例有利于减少扩散燃烧比例从而使温度场分布更加均匀,当汽油比例超过一定限度时可以从温度场分布中明显观察到汽油自燃的过程。活化分层燃烧模式中在气缸中预混的汽油会提前进行低温反应为直喷燃料着火储备一定比例的活性自由基,有利于促进高温反应进行,抑制碳烟前驱物生成。提前喷油能够加速燃烧过程同时改善温度场分布的均匀性,早喷能够显着改善缸内油气混合情况从而抑制碳烟排放。
胡江涛[2](2020)在《双直喷二元燃料混合气定容弹内可控着火与燃烧特性研究》文中提出近年来二元燃料燃烧因具有较大的灵活性以及燃烧排放优势而成为研究焦点,但目前关于此类模式的燃烧研究更多集中在发动机台架实验上,采用的方式大都是一种燃料在进气道喷射形成均质混合气,另一种燃料是缸内直喷。为进一步挖掘二元燃料燃烧潜力,以满足更为严苛的法规要求,两种燃料喷射策略均可控的双直喷方式受到关注。前期研究表明柴油/甲醇二元燃料(Diesel Methanol Dual Fuel,DMDF)燃烧在改善发动机性能和降低NOx和Soot方面优势突出,该燃烧方式采用甲醇进气道喷射形成预混合气而柴油在缸内直喷。将两种燃料都直接喷进气缸的双直喷模式尽管国外已有产品报告,但国内外对DMDF双直喷模式下着火和燃烧行为缺乏全面认识。本课题基于双直喷定容燃烧弹,采用高速摄像和压力测量相结合,并采用ICCD(Intensified Charge Coupled Device)相机配合带通滤光片研究二元燃料在双直喷下形成的混合气着火和燃烧特性。同时,深入研究分析不同边界条件(当量比和温度)以及燃料喷射策略对二元燃料着火与燃烧特性的影响,以揭示除燃料本身性质外混合气浓度分布对二元燃料着火燃烧过程影响特性,通过调整喷射策略为不同边界条件下燃烧优化提供支持。本研究工作中还对比研究了柴油/不同碳数醇燃料形成的二元燃料混合气在着火特性、火焰发展过程以及燃烧放热规律等方面的共性与区别。所得相关结论如下:一、双直喷方式中两种不同性质燃料喷进缸内的顺序对其着火和燃烧过程有重要影响。以DMDF为例,甲醇先于柴油喷射方案中,不同甲醇喷射时刻可改变甲醇在定容弹内的浓度分布,通过优化甲醇柴油喷射间隔可实现较长滞燃期、较高放热率和超低或无碳烟生成的高效清洁燃烧(称为“最佳间隔窗口”工况)。而甲醇晚于柴油喷射时,由于甲醇错开了柴油燃烧过程,DMDF中柴油着火燃烧特性与柴油工况(D)基本一致,甲醇未能被柴油充分引燃而表现出较为缓慢的氧化放热过程。二、环境条件和燃料喷射策略对采用双直喷方式的混合气形成及其着火与燃烧过程有重要影响。不同边界条件下随喷射间隔变化均存在“最佳间隔窗口”工况。随甲醇当量比增大,“最佳间隔窗口”对应喷射间隔缩短。高温下DMDF与D工况滞燃期和火焰亮度差异减小,“最佳间隔窗口”工况消失。高温或大当量比下,醇易发生自燃,会促进柴油着火,碳烟生成大幅增加。柴油/乙醇二元燃料(Diesel/Ethanol Dual Fuel,DEDF)着火燃烧特性随当量比、环境温度和喷射间隔变化趋势与DMDF相似。双直喷条件下柴油喷射策略对混合气着火与燃烧特性影响比醇燃料更为重要。低乙醇当量比下,大引燃油量、中等偏长乙醇柴油喷射间隔更为有利;而高乙醇当量比下,中小引燃油量、中等偏短喷射间隔综合效果更好。预喷柴油可以引燃乙醇,随预喷油量和预喷间隔增加,被引燃乙醇燃烧越充分,燃烧出现多峰现象而使持续期拉长;为避免碳烟生成持续恶化同时兼顾燃烧放热速率,增加预喷后喷射间隔不宜过长。两次预喷在降低放热率峰值上与一次预喷没有显着差别,但碳烟生成量显着增加。后喷在降低主喷放热率峰值的同时能够较好控制碳烟生成量,但燃烧相位后移。对于三次喷油策略,把柴油分配至三次喷射中且喷射间隔不宜过长时综合效果较好。柴油单次喷射中“最佳间隔窗口”工况在多次喷射中(尤其是含预喷)由于乙醇被充分引燃,反而成为滞燃期最短,火焰亮度最强,碳烟生成量最多的工况。不同乙醇喷射策略下“最佳间隔窗口”工况变化不大,乙醇两次喷射在燃烧优化方面略有优势。三、双直喷策略下不同碳数的醇类燃料混合气形成及其着火与燃烧特性随喷射间隔改变有类似变化趋势。滞燃期随喷射间隔增大先延长后缩短,整体而言DMDF滞燃期最长、DEDF次之,柴油/正丁醇二元燃料(Diesel/n-Butanol Dual Fuel,DBDF)滞燃期最短。从着火反应路径分析二元燃料低温氧化过程中均存在醇与正庚烷争夺OH·,而正丁醇具有更高的OH·贡献率,其对正庚烷着火抑制作用弱于甲醇和乙醇。DMDF、DEDF和DBDF放热率随喷射间隔不同均会呈现出m或h型不同形态,DBDF最大放热率峰值最高,DEDF次之,DMDF最低,最大放热率峰值对应的喷射间隔也不相同。火焰亮度随喷射间隔变化先减弱后增强,就平均火焰亮度而言,DMDF最低,DEDF次之,DBDF最高,表明甲醇抑制碳烟生成作用最强。DMDF中“最佳间隔窗口”工况出现最早,DEDF次之,DBDF最晚,DBDF中“最佳间隔窗口”工况火焰亮度仍处于较高水平。四、利用强感光能力的ICCD相机可以记录下双直喷条件下DEDF着火过程中OH·的生成。通过ICCD相机配合带通滤光片(315±7.5 nm)和紫外镜头等光学测量技术拍摄了DEDF着火过程中乙醇抑制了OH·生成,且抑制作用随乙醇浓度升高而增强。另外,利用高速相机拍摄了微量柴油引燃醇类燃料的无烟燃烧过程。高速相机在超大光圈并采用合适的拍摄频率和曝光时间可以清晰捕捉到微量柴油引燃甲醇、乙醇和正丁醇燃烧火焰,相比于同等拍摄条件下完全过曝的柴油扩散燃烧火焰图像,DMDF、DEDF和DBDF火焰呈现微黄色或淡蓝色,均实现了超低或无碳烟生成的清洁燃烧。
吴涛阳[3](2020)在《无尿素后处理满足国Ⅵ排放柴油甲醇双燃料燃烧技术研究》文中研究说明当今内燃机发展面临石油资源紧缺和严苛排放法规的双重压力。采用新型燃烧技术和新型燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。近年来,进气道喷射低活性燃料,缸内直喷高活性燃料的双燃料低温燃烧技术已成为研究热点。柴油/甲醇组合燃烧技术(DMCC)在同时减少石油消耗和有害排放方面具有巨大潜力。前期研究表明,DMCC发动机可在无尿素后处理条件下满足国V重型柴油车排放法规。但是,随着我国排放法规日益加严,能否满足即将实施的严格的国Ⅵ排放要求是DMCC发动机面临的一个重要挑战。本课题在进气预混甲醇、缸内直喷柴油的高压共轨DMCC发动机上对无尿素辅助满足国Ⅵ排放要求的柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧技术开展了系统的试验研究。主要研究内容和结论如下:(1)实现了DMCC发动机主要排放物无尿素后处理满足国Ⅵ排放法规要求。其中,基于全球统一稳态测试循环(WHSC)的氮氧化物(NOx)原始排放(0.38 g/k Wh)即可满足国Ⅵ排放限值。加装柴油氧化催化器(DOC)紧耦合催化型柴油颗粒过滤器(CDPF)构成的后处理器DOC+CDPF后,NOx、颗粒物(PM)和一氧化碳(CO)循环排放分别为0.36 g/k Wh、0.0077 g/k Wh和0.04 g/k Wh,均满足国Ⅵ排放要求。由于后处理器性能限制,总碳氢化合物(THC)循环排放略高于国Ⅵ限值。此外,DMCC国Ⅵ发动机的循环有效热效率(BTE)比原柴油机提高3.7%。(2)提出了适应DMDF超低排放高热效率燃烧的柴油喷射策略。研究发现,随着主喷时刻提前,由于混合气浓度和活性分层发生改变,缸内燃烧模式逐渐从准均质充量压燃(QHCCI)转变为预混合分层压燃(PSCI)。采用适度的柴油“早喷”策略,可同时实现PM近零排放和高热效率。DMDF燃烧模式由于柴油喷油量小且混合时间长,对喷油压力的要求较低。柴油多次喷射策略可以优化DMDF燃烧过程。中小负荷采用单次喷射,可避免混合气过度混合,有利于提高燃烧效率。大负荷采用两次喷射策略,引入高比例预喷可有效改善甲醇混合气活性,大幅提高燃烧效率和有效热效率。在高PM排放工况,主喷燃烧后期引入小油量柴油后喷,可减少积聚态PM排放(最高降低28.8%),而对有效比油耗和NOx排放影响不大。(3)研究了甲醇在DMDF燃烧和排放控制中与柴油的最佳比例关系。提高甲醇比例可大幅降低实现低温燃烧的EGR率需求,有利于打破NOx和PM排放的此消彼长(trade-off)关系。在中大负荷,预混高比例甲醇可降低混合气活性,推迟燃烧相位,有利于抑制“粗暴燃烧”,以实现可控的DMDF低温燃烧模式。但在小负荷应采取相对较低的甲醇比例(30%~60%),以防止甲醇比例过高降低燃烧效率。在DMDF燃烧模式下,最佳甲醇比例随负荷和转速的升高而提高。中高转速中高负荷工况是甲醇的高效燃烧区,最高甲醇比例可达75%。(4)发现了进气状态是影响DMDF燃烧和排放的重要因素。提高进气温度可显着降低中小负荷的CO和THC排放,改善燃烧效率和燃烧稳定性。由此导致小幅增加的NOx排放可通过提高EGR率来控制。但在高负荷工况,进气温度过高可能会导致最大压力升高率超限和“粗暴燃烧”。DMDF燃烧模式应当在满足发动机强度和燃烧可控性要求的前提下,尽可能提高进气温度,以提高燃烧效率。少量进气节流可增强进气涡流,提高火焰传播速率,改善DMDF燃烧稳定性。但过度进气节流会造成泵气损失大幅增大而降低BTE。(5)提出了DMCC发动机实现超低排放的全工况EGR控制策略。高压EGR(HP-EGR)和低压EGR(LP-EGR)对DMDF燃烧性能的影响截然不同。相比LP-EGR,HP-EGR在获得高热效率方面具有显着优势。DMCC发动机怠速工况不引入EGR。在1.25 MPa BMEP以下负荷的PSCI模式,采用“高压优先”的复合EGR策略,可在满足NOx极低排放要求下,获得更高BTE。PSCI燃烧的EGR率范围控制在40%~56%,且负荷越小,过量空气系数越大,EGR率需求越高。复合EGR的控制策略为:根据NOx控制需要,依次开启高压EGR阀和低压EGR阀,最后逐步关闭背压阀。在更高负荷QHCCI模式,为避免PM激增,应采用LP-EGR策略,并控制较低EGR率(<25%)。(6)系统研究了DMCC发动机在WHSC全工况不同负荷的高效清洁燃烧模式。其中,怠速工况燃烧模式与原机保持一致。在1.25MPa BMEP及以下负荷可运行PSCI低温燃烧模式,可同时达到极低的NOx(<0.3 g/k Wh)和PM原始排放(<5 mg/k Wh)以及高热效率(最高BTE达43%)。而在更高负荷,受爆发压力和最大压升率限制,适合采用QHCCI燃烧模式,可在PM排放和BTE不恶化的条件下将NOx排放控制在较低水平。
刘冲[4](2020)在《柴油引燃天然气缸内高压直喷双燃料发动机数值模拟研究》文中研究指明天然气以其丰富的储量、便宜的价格以及优越的燃烧性能被公认为最有潜力的内燃机替代燃料之一,国内外都开始重点研发天然气发动机。不同状态天然气性质相差极大,其缸内直喷燃烧对发动机性能影响较大,但是,受技术条件的限制,现阶段无论CNG还是LNG发动机本质上都是采用气态喷射,难以实现其他状态下的天然气直喷。通过数值模拟的方法探究不同状态天然气缸内高压直喷对发动机性能的影响具有重要意义。本文基于德国MAN公司的L 21/31船用中速柴油机,利用AVL_FIRE软件建立了柴油引燃天然气缸内高压直喷数值仿真模型,在验证模型可靠性的前提下,确定了不同状态天然气作为直喷燃料时的发动机运行范围并探讨了柴油/天然气喷射间隔角对其影响。在此基础上,进一步研究了柴油喷射正时和喷油量对柴油引燃天然气缸内高压直喷发动机燃烧、排放以及动力性能的影响规律,并对比分析了采用不同状态天然气缸内直喷对发动机的影响特点,希望为以后柴油引燃天然气缸内直喷发动机的改装优化提供理论指导。通过数值模拟分析得出以下结论:1)柴油引燃天然气缸内高压直喷燃烧正常运行范围很广,通过逐渐逼近的方法,从0%开始逐渐增加引燃柴油量,发现对于气态、液态天然气缸内高压直喷燃烧,其着火边界分别为引燃柴油量0.4%和0.5%。引燃柴油量大于着火边界时,缸内燃烧始终为正常燃烧,无爆震、部分燃烧现象。2)液态天然气缸内直喷时,柴油和液态天然气喷射间隔大于4°CA时,着火边界(最低引燃柴油量)不随喷射间隔角变化,小于4°CA时,着火边界(最低引燃柴油量)随喷射间隔角减小而增大;气态天然气缸内直喷时,着火边界(最低引燃柴油量)不受柴油和天然气喷射间隔角变化影响3)引燃柴油和天然气喷射间隔保持不变,仅改变天然气喷射状态(液态、气态、气液两相),引燃柴油喷射时刻的改变对发动机性能影响具有相同的规律:缸内平均压力、温度的峰值随着引燃柴油喷射时刻的延后而降低,对应出现时刻逐渐推迟,NOx的生成量随着高温区的缩小而降低,从而使得NOx排放不断降低,并且改装后双燃料发动机的指示功率随着喷射时刻的延后而不断减小,动力性能随之降低,但是均能满足动力性要求。4)引燃柴油和天然气喷射时刻保持不变,改变天然气喷射状态(液态、气态、气液两相),10%内引燃柴油量的变化对发动机性能影响具有相同的规律:缸内平均压力、温度的峰值随着引燃柴油量的增加略有降低,出现时刻稍稍延后,但是变化都不大,但是NOx的生成量随着引燃柴油量的增加而随之提高,导致NOx的排放增加,但是NOx排放量依然较低,双燃料发动机的功率随着引燃柴油量的增加有所波动,但波动幅度很小,均能满足动力性能要求。5)同一工况下,随着天然气燃料气液比例的不断增大,缸内平均压力峰值不断增大,从纯液态天然气到气液比例为1:1时,缸内压力峰值提高了10%,提升较为明显,而当气液比例继续增大,直至纯气态喷射时,缸内压力峰值仅仅提高了2.5%,影响很小,同时不同气液比例下,缸内压力峰值出现时刻均在732°CA左右1°CA范围内;缸内平均温度峰值则随气液比例的增大而增大,出现时刻不断提前,均较为明显。NOx的排放却随着气液比例的增加出现了先减小后增大的情况,相同条件下,1:1气液混合天然气直喷比纯液态和纯气态直喷NOx排放分别降低了83.3%和71.4%,降低排放效果更好。
陶杰[5](2020)在《喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响》文中进行了进一步梳理缸内直喷式汽油机(GDI)得益于其更高的热效率和更好的动力性成为主流的汽油机技术,然而,随着日益严格的排放法规,尤其是最近颁布实施的国六排放法规规定汽油机颗粒物排放限制在6×1011#/km,缸内直喷式汽油机高颗粒物排放的特性成为其进一步发展面临的巨大挑战。而传统的进气道喷射因为更充分的油气混合以及更少的燃油湿壁效应,导致颗粒物排放相对GDI发动机大大减少。因此本研究通过将两者结合,在原本的缸内直喷式汽油机上加装进气道喷射装置而形成双喷射发动机,充分结合两者各自的优势,在保证高效动力输出的同时产生更低的排放。除了排放法规的严苛限制,节能高效也是内燃机研究中永恒不变的发展方向。稀薄燃烧技术则是降低发动机燃油耗的有效燃烧策略,通过适当提高空燃比使缸内混合气更加充分的燃烧从而提高热效率降低油耗。分层稀燃则是更进一步的稀薄燃烧方案,通过达到更高的空燃比,从而取得更明显的降油耗的效果。本文的研究利用缸内-进气道双喷射系统开发了一种新型的缸内油气分层策略,即进气道喷油形成缸内外层稀薄混合气氛围,当活塞达到压缩上止点前直喷喷油形成火花塞附近的浓混合气,这种方案能在2000rpm,2Bar BMEP的工况下使过量空气系数达到1.8而稳定燃烧,油耗相比原机也有显着降低。本文的研究是通过调整双喷射发动机的控制策略,考察其对于发动机燃烧及排放特性的影响,燃烧特性的研究包括了油耗、缸压及放热率、燃烧相位及持续期以及燃烧稳定性,排放特性包括了颗粒物的数量质量浓度、颗粒物粒径分布、颗粒物模态比例及GMD特性,同时还包括了CO、THC、NOx在内的气体排放特性。实验研究表明,通过调整控制策略,发动机的油耗最低相比原机降低了15.85%,通过直喷比例、直喷喷油压力及直喷时刻的调整可以燃烧的循环变动降低至理想水平。颗粒物排放方面,提高过量空气系数、提前喷油、提高喷油压力、推迟点火时刻的措施都会降低颗粒物排放,降低直喷比例也会带来显着的颗粒物排放下降。最优化的控制策略能使颗粒物浓度数量级相比原机从106降低至105,效果显着。气体排放特性主要是为控制策略的选择提供指导作用,避免出现颗粒物排放和油耗优化的同时气体排放出现过度的恶化情况。
侯效森[6](2019)在《缸内油—气高压喷射混合气形成及燃烧特性研究》文中提出能源短缺和生态环境恶化是21世纪人类社会面临的两大问题。与传统内燃机相比,普通天然气发动机存在通气效率低,动力不足,冷启动困难,HC排放量高等缺点,因此天然气发动机的推广应用受到限制。而缸内油-气高压直喷技术,可以实现缸内天然气扩散燃烧,保持天然气发动机动力性与经济性,同时可以减少有害排放,因此具有广阔的应用前景。本论文针对油-气高压直喷发动机的形成机理和燃烧特性进行了基础研究,揭示了气缸内混合物形成和点火燃烧的本质,丰富的燃烧机理,直接改善油-气高压直喷发动机燃油经济性和减少排放具有重要的理论意义和工程实用价值。本文研究了瞬态气体射流的分区结构及缸内气体射流的特性,对多维流动模型、“气态微粒”喷射模型、现象学与多维混合模型进行了研究与比较,前段半球非稳定涡区和后端准稳定喷流区分别采用现象学模型和多维混合模型进行建模。将建立的引燃柴油喷射模型和天然气喷射模型相结合,组建为油-气缸内高压喷射模型,实现对柴油-天然气喷射压力、喷射定时以及喷射流量等特征参数的综合模拟分析。通过实验研究方法,对定容燃烧弹进行了柴油和天然气高压喷射射流特性的实验研究。采用形态学和图像处理方法研究了气缸内直喷天然气的射流穿透距离,射流锥角和射流量。验证了随时间变化的规律,并验证了已建立的柴油和天然气的喷射模型。本文分析了甲烷与正庚烷燃烧的化学反应机理的组成及主要反应路径。采用主路径分析法和主要组分分析法,提出了一种新的柴油/天然气双燃料简化模型。该模型包含了112个组分和658个基本组分。本文基于多维数值模拟软件KIVA-3V,建立油-气高压直喷发动机流动以及燃烧的三维数值模拟的仿真平台:平台嵌入了Pa SR湍流燃烧模型,考虑了湍流对化学反应的影响,可实现多维模型与详细化学反应动力学模型的耦合;引入NSGA-II,对发动机的三个喷射参数进行全面系统的优化,协调三个目标之间此消彼长的关系。基于开发的油-气高压直喷发动机缸内燃烧多维模拟计算平台,对发动机的混合气形成以及缸内燃烧特性开展了仿真计算研究,主要计算结论如下:天然气缸内高压直喷可使缸内速度场显着增大,湍动能增强,湍动能可达15000m2/s2以上,湍流强度和湍动能的增强可以强化缸内燃料的混合过程,从而加快发动机缸内天然气燃料的燃烧速度。发动机气缸内的峰值压力和温度随着天然气替代率的增加而降低,而天然气替代率的高能量保持较高的最终温度。天然气的替代率越高。NO形成率越高,NO形成量越高。油-气高压直喷发动机掺氢后,气体燃料中掺氢比的变化对发动机点火和燃烧过程影响不大。随着氢混合比的增加,天然气的放热提前。利用NSGA-II优化方法,对引燃柴油喷油时间、天然气喷射与柴油喷射的时间间隔、柴油喷嘴孔与天然气喷嘴孔的周向偏角等三个对发动机性能有重要影响的主要喷油参数进行了优化,经过连续多代的逐步进化,协调三个目标之间此消彼长难以协调的关系,三项目标均取得了较为明显的改善,优化参数可同时降低双燃料发动机中的氮氧化物和碳烟。此外,当柴油喷射和气体喷射之间的喷射间隔为1.38℃A时,达到最低ISFC。
何丰硕[7](2019)在《基于内部选择性非催化还原技术的复合喷射发动机机内净化研究》文中指出作为汽车消费大国,我国一直面临着能源危机和环境污染的双重压力。为了应对日益严苛的排放法规,开发新的发动机节能减排技术就显得迫在眉睫。传统技术手段在发动机动力性与排放水平之间、各个排放物之间都存在明显的权衡(Trade Off)关系。本课题结合掺水燃烧技术与选择性非催化还原技术(SNCR),开发出了具有二者各自优势的新型复合机内净化方法:氨水缸内直喷内部SNCR。该技术能适应广泛的发动机使用需求,在一定程度上弱化了各trade off指标之间的博弈关系,在满足动力输出的基础上实现了对氮氧化物(NOx)等排放物综合减排能力的提升。针对提出的氨水缸内直喷内部SNCR,本文利用仿真与实验手段做了广泛研究,对该技术进行了较为全面的评价。本文开展的主要研究工作和所获结论如下:首先,利用已有文献机理并整合以适用于发动机内部SNCR需求,基于CHEMKIN软件计算了均质预混条件下,基础燃料(PRF90)的层流火焰速度、化学点火滞燃期以及主要关键基团的变化规律,探究了影响SNCR技术高效还原NOx的重要因素。结果表明:氨水中水成分蒸发吸热降低了可燃混合气的层流火焰速度,降低了火焰面温度,引起反应速率降低;保持水油比时,NH3成分增加意味着水的减少,水对混合气的降温、稀释作用减弱,而NH3相对于水来说对均质混合气的火焰发展具有一定的促进作用,进而引起层流火焰速度的提高。活性物质尤其是OH的大量减少,引起着火时刻推迟,延长了化学滞燃期。此外,对SNCR影响最大的外界因素排序为温度>氨氮比>滞留时间>压力。其次,利用CONVERGE软件,建立了实现内部SNCR过程的复合喷射发动机三维数值模型,并依据原型机实验数据进行准确标定,利用CFD仿真手段研究了多物理场下水直喷以及不同氨水影响因素下的燃烧中间物质与NOx空间浓度梯度的演化历程,分析了各个关键变动因素与NOx转化之间的关系。结果表明:受制于水的高汽化潜热,缸内高温区明显减少,平均温度有所降低,缸内温度分布更加均一化,温度梯度降低。缸内温度及温度梯度的改善有利于抑制NOx的生成并提供适合的SNCR温度条件。水直喷后,H2O2、OH等燃烧中间产物的生成速率同步降低,场分布情况在水油比为10%时浓度场梯度最小。CO生成量随着水油比的增大提升较为明显,因此水油比应当控制在适当范围内,以避免引起过多的不完全燃烧。NO、NO2和N2O的生成量都随着氨水浓度的提升而降低。与NO相比,NO2和N2O本身浓度较小,且转化为N2等无害物质还需经过多步反应,因此NO2和N2O的还原无害化效果滞后于NO。再次,将现有发动机台架改装为双喷射系统,以实现进气道喷射汽油、缸内直喷氨水的复合喷射模式。实验研究了发动机稳态工况条件下,氨水溶液不同直喷策略对发动机燃烧与排放的影响。定量研究了采用内部SNCR技术后发动机动力性能和NOx、HC、CO、NH3等气相排放物之间的变动规律。定量研究了氨水溶液不同直喷策略对发动机固相排放的影响,揭示了微粒数量浓度、质量浓度具体的粒径分布特征及其影响因素。结果表明:点火正时与内部SNCR存在明显的协同效应,采用SNCR技术配合较早的点火正时后可以保证动力输出并同步降低NOx等排放物质。氨水直喷正时和氨水喷射量对发动机燃烧和排放有重要影响,提早直喷正时和增大氨水喷射量可以促进NOx的转化,但是直喷正时与火焰传播干涉以及过量的氨水直喷都会造成循环变动恶化。另外,采用SNCR策略后,直喷氨水对聚集态微粒具有抑制作用,峰值粒径向更大的粒径范围偏移,而峰值质量浓度呈现出下降的趋势。最后,利用考虑快速化学响应的GT-POWER/CHEMKIN耦合模型,根据帕累托前沿(Pareto Front)博弈原则,对实施内部SNCR技术的发动机模型进行宽工况多目标寻优,经过大规模一维仿真计算,得出了最优的内部SNCR应用策略。
姜晨旭[8](2019)在《基于燃料理化特性与燃烧技术协同控制的汽油压缩着火燃烧的试验研究》文中认为日益严格的排放法规以及能源的紧缺对内燃机的高效清洁燃烧提出了更严格的要求。汽油压缩着火作为一种新型低温燃烧模式,在对原机改动较小的前提下具有同时实现高效、低排的特点。国内外针对汽油压缩着火进行了大量的研究,表明进气条件和喷油时刻等参数对其高效燃烧起到至关重要的作用,但是鲜有研究在宽负荷范围内协同优化燃料活性和燃烧技术并实现高效清洁燃烧。本文以多缸柴油机为基础,将第四缸改装为试验缸,协同调节了进气条件、喷油时刻、废气再循环(Exhaust Gas Recirculation:EGR)、混合气制备策略以及燃料活性,旨在实现宽负荷范围内汽油类燃料的高效清洁燃烧。本文以辛烷值表征燃料活性,使用了由正庚烷和异辛烷组成的研究法辛烷值分别为90、80、70和60的基础参考燃料(记为PRF90、PRF80、PRF70和PRF60),在不同工况下研究了四种参比燃料的汽油压缩着火的燃烧和排放特性,并与实际低辛烷值汽油进行对比。本文首先在缸内单次喷射条件下,研究了进气压力对四种PRF燃料的汽油压缩着火燃烧和排放的影响,在此基础上探究了宽负荷范围内进气温度对PRF90的影响,并进一步共同调节了进气温度和燃料辛烷值来优化汽油压缩着火的燃烧和排放性能。试验结果表明,进气压力的升高使得压缩终了时的缸内压力上升,从而有效提高了汽油压缩着火的燃油经济性,并降低了CO、THC以及烷烃、烯烃和醛类等非常规气体的排放。进气压力的升高也增加了缸内新鲜空气量,降低了缸内最高气体平均温度,从而使得NOx排放降低。适当地提高进气温度可以显着改善小负荷下汽油类燃料的压缩着火性能,从而改善了燃油经济性,降低了CO、THC和非常规气体的排放,但缸内温度的升高会导致较高的NOx排放。然而,当进气温度过高时反而降低了燃油经济性。此外,随着燃料辛烷值的降低,进气温度对汽油压缩着火的燃烧和排放的影响逐渐减小。因此可以总结为:小负荷下适当地增加进气温度、所有负荷工况下均采用进气增压,可以实现宽负荷范围内的汽油压缩着火的高效燃烧。然而仅调节进气条件不足以解决中高负荷下NOx排放较高等问题。为探究不同活性的燃料在各个负荷下喷油时刻的调节范围,并实现稳定、高效且清洁的燃烧,本文以最大压力升高率和NOx排放等参数为指标,开展了关于喷油时刻和模拟EGR对汽油压缩着火的燃烧和排放性能的影响的试验研究。试验结果表明,不同活性的燃料在各个负荷下的喷油时刻调节范围和实现高效稳定燃烧的最佳喷射时刻均有所不同;引入EGR会增加燃空混合气的比热容并降低缸内氧浓度,进而明显降低了所有燃料的NOx排放。此外,EGR对不同活性燃料的影响也有明显区别。辛烷值较高的PRF90对EGR率的变化更为敏感,其燃烧和排放等参数均随EGR率的升高而明显改变。基于上述研究可知,协同调节燃料活性、进气条件、喷油时刻和EGR等参数,可在缸内单次喷射条件下实现宽负荷范围内汽油压缩着火的高效清洁燃烧。随后,本文引入气道喷射,通过改变混合气制备策略来优化汽油压缩着火的燃烧和排放特性。首先在气道喷射下研究了四种参比燃料的燃烧和排放特性;同时还对比了气道喷射结合缸内直喷(以下简称:双喷条件)和缸内单次喷射下的燃烧和排放特性。试验结果表明,与缸内单次喷射相比,气道喷射具有较低的指示热效率,大多数工况下均不超过40%。但气道喷射在NOx排放方面具有明显的优势:所有测试工况下,气道喷射下的NOx排放均不超过10 ppm,部分工况下甚至不超过1 ppm。在大负荷工况下,双喷条件下的最大压力升高率比缸内单次喷射低,但是其热效率也较低。值得注意的是,引入气道喷射后,燃料较早的进入气缸,较多的燃料在压缩行程中被挤入边界层,这部分燃料在膨胀行程中被释放造成燃料的不完全燃烧,因此气道喷射和双喷条件下的CO、THC以及烷烃、烯烃和醛类等非常规气体排放较高。此外,燃料活性在不同混合气制备策略下的燃烧特性也有明显差异。在气道喷射下,辛烷值较高的PRF90的运行范围为45bar,而辛烷值较低的PRF70和PRF60的运行范围为14 bar。在双喷条件下,辛烷值较高的PRF90仅呈现了两阶段放热,且第一阶段低温放热峰值明显低于其他燃料。本文已基于PRF燃料实现了宽负荷范围内高效清洁的汽油压缩着火燃烧,且PRF70和PRF80具有较高的热效率。为了更全面了解汽油压缩着火燃烧,本文在上述研究基础上,对比了PRF80、PRF70和两种低辛烷值汽油(辛烷值分别在80和70左右,记为G80和G70)的燃烧和排放特性。研究表明,缸内单次喷射条件下,实际汽油因含有较多的轻质以及绝热火焰温度较高的组分,蒸发较为充分且放热速率较高,从而获得良好的燃油经济性;气道喷射条件下,低辛烷值汽油与PRF燃料的运行范围和控制策略存在明显差异,G70仅能在34 bar下燃烧,而G80仅当进气温度为50 oC时才能在45 bar下燃烧;且在气道喷射和双喷条件下,G70和PRF燃料呈现了明显的低温放热特性,而G80则没有呈现低温放热特性。在排放方面,低辛烷值汽油的CO、THC和非常规气体排放在小负荷及气道喷射条件下较高,而在中大负荷工况下由于较高的放热速率则比较低。综合本文的研究可知,协同调节进气条件、喷油时刻、EGR、混合气制备策略和燃料辛烷值可在宽负荷范围内实现汽油类燃料的高效清洁燃烧。辛烷值为70左右的燃料在宽负荷范围内呈现了最高的指示热效率:在缸内单次喷射下G70可获得50%以上的指示热效率。在燃烧特性方面,宽负荷范围内大多数工况下最大压力升高率均可控制在10 bar/oCA以下。在排放方面,通过采用合适的EGR率,可将NOx排放控制在500 ppm以下,尤其是气道喷射在自然吸气和不需要EGR的条件下即可获得接近于0的NOx排放。
石磊[9](2019)在《掺二甲醚汽油机燃烧与排放特性的试验研究》文中指出汽油机在中小负荷及怠速条件下存在热效率低、排放高的问题,改善混合气在低速、低负荷工况下的着火与燃烧特性对于实现汽油机的高效、清洁燃烧具有重要意义。二甲醚具有较高的十六烷值,向汽油机中掺入二甲醚并根据工况特点调整其掺混比例能够实现对混合气十六烷值和辛烷值的控制,从而通过对混合气着火与燃烧特性的改善提高汽油机不同工况下的燃烧与排放特性。目前针对在点燃式汽油机上燃料与二甲醚混合气燃烧过程的研究开展偏少。本文首先利用了二甲醚/异辛烷混合燃料机理开展了化学反应动力学模拟研究,从微观方面探究了二甲醚对异辛烷燃烧的促进作用。然后在气道喷射式汽油机中开展二甲醚与汽油预混燃烧,通过不同掺混比例调整燃料辛烷值探究缸内点火与燃烧特性的影响。此外,建立内燃机三维模型,探究了二甲醚的掺混对汽油机缸内混合气流动与燃烧过程的影响。最后,通过点火与喷射策略的耦合,优化缸内混合气的形成,从而在不同工况下提升二甲醚/汽油复合喷射内燃机的性能。基于二甲醚/异辛烷混合燃料预混层流火焰模型,分析了二甲醚/异辛烷混合燃料预混层流火焰特性随二甲醚摩尔分数增加的变化规律。结果表明,随着二甲醚摩尔分数的增加,火焰中大分子的分解速率及H、O和OH自由基浓度均有所提高,进而使混合气的层流火焰速度与绝热火焰温度增加。然后,在气道喷射式汽油机上开展了不同工况下二甲醚/汽油双燃料预混燃烧过程的试验研究。结果表明,纯二甲醚内燃机在低圧缩比条件下,同样存在明显的低温氧化放热过程,这使得纯二甲醚内燃机在稀燃条件下可以获得较纯汽油机更高的燃烧温度、更高的热效率及更快的放热速率。而气道预混二甲醚能够提高燃油经济性,增强缸内混合燃料的燃烧,从而降低循环波动,拓宽了其稳定的燃烧范围,HC与NOx排放得到有效控制。此外,点火时刻的合理选择能够使得燃烧相位缩短,有效热效率升高,排放降低。利用计算流体动力学软件建立了进气道/缸内复合喷射内燃机仿真模型。通过数值模拟的方式探究了二甲醚/汽油复合喷射内燃机缸内流体湍动能、速度场、火焰前锋面及缸内平均燃烧温度随着曲轴转角的变化过程的微观作用机制。结果表明,掺入二甲醚可以使缸内混合气流动过程的湍动能提升,缸内冷态流体速度场增强,缸内湍流火焰传播速率与平均燃烧温度升高。在上述研究基础之上,通过直喷机台架试验研究了不同喷射与点火策略对二甲醚/汽油复合喷射内燃机稀燃特性的影响。原机燃油喷射时刻较早,导致点火不稳定,燃烧循环波动较高,放热速率较慢,从而产生较低的有效热效率。采用合理的二次喷射能够组织好缸内混合气的分布,缩短燃烧相位,从而提高了内燃机的有效热效率,降低了缸内的循环波动与HC排放。而调整两次燃油喷射比例,使火花塞周围的燃油浓度分布较为合理,保证了火焰内核燃烧稳定可靠,使得缸内燃烧更加充分,从而提高有效热效率并降低排放。当喷射策略不变时,优化点火时刻能够改善燃烧,降低缸内循环波动,从而降低排放,有利于二甲醚/汽油复合喷射内燃机获得最佳的有效热效率。汽油机在稀薄燃烧条件下采取合理的喷油与点火策略对缸内混合气形成过程有所改善,但是由于缸内温度较低,燃烧较为缓慢,导致排放较差。而气道喷射二甲醚能够通过提高燃烧氧化反应速率进而提升汽油直喷的燃烧特性。随着二甲醚能量分数的增加,二甲醚/汽油复合喷射内燃机的有效热效率上升,燃烧相位更加合理,HC与颗粒物排放均降低。此外,通过不同负荷的对比试验结果可以看出,在低负荷条件下的缸内燃烧缓慢,循环波动较大,排放较高。随着负荷的逐渐升高,缩短燃烧持续期,减小循环波动,增加内燃机有效热效率,降低CO与HC浓度。而且,二甲醚的掺混能够进一步提升汽油机动力性与经济性,并降低排放。
付雪青[10](2019)在《分层火焰和多点微火焰诱发多点自燃汽油机燃烧过程的基础研究》文中研究表明可控自燃着火(CAI)能够有效地改善汽油机的燃油经济性,同时实现NOx近零排放。然而,CAI燃烧难以在四冲程汽油机的整个运行范围内应用。针对此问题,本研究提出了分层火焰引燃(SFI)和多点微火源引燃(MFI)汽油混合气的燃烧概念,以扩大汽油机的高效运行区域。在SFI方式下,通过直喷汽油在中置火花塞附近形成易于点燃的浓混合气,在火花点火后形成稳定的分层火焰,加快稀混合气的燃烧。在MFI方式下,直喷(DI)少量二甲醚(DME),通过DME自燃和/或火花点火形成多点火焰,调控高稀释汽油混合气的燃烧过程。为此,在一台单缸四冲程热力学发动机上,首先试验研究了喷油和点火策略对SFI方式和MFI方式下汽油机燃烧和排放特性的影响,并用三维模拟方法研究了点火时刻对SFI方式下分层火焰和自燃着火之间的关系,最后用高速摄影方法研究了在MFI方式下多点微火源形成的机理。为了扩大汽油机的高效运行范围,将上述新型燃烧方式应用于气门式二冲程发动机。为此,采用一维模拟计算方法预测增压系统匹配和抗爆震方法对气门式二冲程汽油机全负荷性能的影响,以满足汽车动力性的需求。得到如下结论:在理论空燃比下采用SFI方式时,提前点火时刻,着火时刻提前,燃烧持续期缩短。在直喷比例减少时,着火时刻变化很小,而燃烧持续期缩短。在早的点火时刻和低的直喷汽油比例下,放热过程从由火焰传播为主变为以自燃着火为主的混合燃烧。三维计算结果表明,在SFI方式下的分层火焰在向气缸壁传播的过程中,不均匀分布的燃油导致不同方向下火焰面发展速度不同,在发展速度较慢的火焰面附近,未燃混合气受到火焰加热和压缩作用而发生自燃着火。在火花诱发MFI方式下,放热过程由三个阶段组成。阶段I是DME的低温反应;阶段II是DME高温反应和火花点火触发的火焰引起的放热;阶段III是远离中置火花塞的高稀释汽油-空气混合气的多点自燃+火焰传播引起的放热。提高DME喷射量,会使得阶段I和II的放热率增加,同时燃烧相位提前,并加速阶段III的放热速度,缩短燃烧持续期。在低的DME喷射量下,随着点火时刻提前,阶段II和III的放热率增加,燃烧相位提前且燃烧持续期缩短。在无火花点火的MFI方式下,放热过程出现了斜坡型、双峰型和梯型三种型式。在“斜坡型”MFI方式下汽油机能够实现高热效率和低于1 g/k W·h的NOx排放。在净指示平均有效压力(IMEPn)从0.2 MPa增加到0.7 MPa时,过量空气系数从1.5增加到2.7,“斜坡型”MFI方式下汽油机能够实现循环变动系数低于3.5%的稳定燃烧过程和高热效率,同时NOx排放接近于零。其中,在转速为2000r/min和IMEPn约为0.7 MPa时,汽油机的指示热效率达到了44%。可视化试验结果表明,在“斜坡型”MFI方式下,多点火源广泛地分布于气缸内,并且微火源间隔时间较大。在“双峰型”MFI方式下,多点火源主要分布于气缸中心区域,微火源的间隔时间很小。一维模拟结果表明,配备高折合流率的机械增压器和在下游串联低折合流率增压器的0.7×10-3 m3排量的两缸二冲程汽油机能够替代1.6×10-3 m3排量的自然吸气四冲程汽油机。为了在转速为3000 r/min下实现80 k W有效功率,两级串联增压系统需要提供进气压力为0.48 MPa,折合流量为0.156 kg/s的进气。在转速为2000 r/min~3000 r/min区间内,采用喷水方式时,两级串联增压两缸二冲程汽油机在全负荷下的有效燃油消耗率约为222 g/k W·h。
二、燃油直喷燃烧技术(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、燃油直喷燃烧技术(论文提纲范文)
(1)基于煤基合成柴油与活化热氛围调控的内燃机高效清洁燃烧技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 内燃机新型燃烧模式的研究进展 |
1.2.1 均质压燃技术(HCCI) |
1.2.2 预混合压燃技术(PCCI) |
1.2.3 基于双燃料喷射的反应活性控制压燃技术(RCCI) |
1.3 内燃机替代燃料技术的研究进展 |
1.3.1 醇类燃料发展现状 |
1.3.2 煤基合成燃料(CTL)发展现状 |
1.4 发动机光学诊断技术的研究进展 |
1.4.1 光学发动机国内外研究进展 |
1.4.2 光学测试方法国内外研究进展 |
1.5 论文的基本思路与主要研究内容 |
1.5.1 基本思路和方案 |
1.5.2 主要研究内容 |
第2章 试验研究平台建立及测试分析方法 |
2.1 热力学试验平台及测控系统 |
2.1.1 试验台架 |
2.1.2 试验发动机 |
2.1.3 缸压采集及燃烧数据分析 |
2.1.4 污染物排放测试系统 |
2.2 光学可视化平台及测试方法 |
2.2.1 光学发动机及其测试平台 |
2.2.2 高速摄像及图像处理方法 |
2.2.3 双色法及亮温标定 |
2.3 数值模拟仿真平台 |
2.3.1 三维仿真模型的建立 |
2.3.2 网格划分和求解器设置 |
2.3.3 计算模型选择 |
2.3.4 化学反应机理介绍及模型验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 缸内直喷煤基合成柴油及其丁醇混合燃料对燃烧及排放影响的试验研究 |
3.1 煤基合成柴油与石化柴油燃烧过程及污染物排放对比分析 |
3.1.1 试验方案 |
3.1.2 燃烧过程对比分析 |
3.1.3 污染物排放对比分析 |
3.2 煤基合成柴油/丁醇活性控制燃烧热力学研究 |
3.2.1 燃烧过程对比分析 |
3.2.2 污染物排放对比分析 |
3.2.3 燃油喷射策略的影响 |
3.2.4 EGR的影响 |
3.3 煤基合成柴油/丁醇活性控制燃烧可视化研究 |
3.3.1 试验方案及试验燃料 |
3.3.2 丁醇比例对火焰发展及碳烟生成历程的影响 |
3.3.3 喷油定时对火焰发展及碳烟生成历程的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 煤基合成柴油/丁醇双燃料喷射活化分层对发动机燃烧及排放影响的试验研究 |
4.1 进气道喷射丁醇比例及EGR对活化分层燃烧的影响 |
4.1.1 试验方案 |
4.1.2 燃烧过程对比分析 |
4.1.3 污染物排放对比分析 |
4.2 煤基合成柴油/丁醇活化分层燃烧边界条件优化 |
4.3 煤基合成柴油/丁醇活化分层燃烧可视化研究 |
4.3.1 试验方案 |
4.3.2 进气道喷射丁醇比例对火焰发展及碳烟生成历程的影响 |
4.3.3 直喷时刻对火焰发展及碳烟生成历程的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 双燃料喷射模式直喷燃料特性及燃烧边界条件调控实现高效清洁燃烧试验研究 |
5.1 煤基合成柴油/汽油与石化柴油/汽油活化分层燃烧模式对比 |
5.1.1 试验方案 |
5.1.2 直喷燃料特性对燃烧过程的影响规律分析 |
5.1.3 直喷燃料特性对污染物排放的影响规律分析 |
5.2 喷油策略对煤基合成柴油/汽油活化分层发动机燃烧及排放的影响 |
5.2.1 低负荷下直喷时刻对燃烧及排放的影响 |
5.2.2 高负荷下直喷时刻对燃烧及排放的影响 |
5.2.3 喷射策略优化研究 |
5.3 EGR对煤基合成柴油/汽油活化分层发动机燃烧及排放的影响 |
5.3.1 试验方案 |
5.3.2 燃烧过程的影响 |
5.3.3 污染物排放的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 煤基合成柴油/汽油双燃料喷射活化分层燃烧机理研究 |
6.1 汽油比例对煤基合成柴油/汽油活化分层燃烧的影响 |
6.1.1 汽油比例对混合气形成及燃烧过程的影响 |
6.1.2 汽油比例对污染物生成历程的影响 |
6.2 直喷时刻对煤基合成柴油/汽油活化分层燃烧的影响 |
6.2.1 直喷时刻对混合气形成及燃烧过程的影响 |
6.2.2 直喷时刻对污染物生成历程的影响 |
6.3 本章小结 |
第7章 全文总结与工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(2)双直喷二元燃料混合气定容弹内可控着火与燃烧特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 内燃机先进技术概述 |
1.2.1 缸内优化及后处理器技术 |
1.2.2 新型燃烧技术 |
1.2.3 二元燃料燃烧技术 |
1.2.3.1 柴油/汽油二元燃料燃烧 |
1.2.3.2 柴油/天然气二元燃料燃烧 |
1.2.3.3 柴油/醇二元燃料燃烧 |
1.2.3.4 醇燃料优势 |
1.3 课题研究意义及主要内容 |
1.3.1 课题研究意义 |
1.3.2 课题主要研究内容 |
第二章 双直喷定容燃烧弹光学诊断系统与测试方法 |
2.1 双直喷定容燃烧弹光学诊断系统 |
2.1.1 双直喷定容燃烧弹系统 |
2.1.1.1 温度控制系统 |
2.1.1.2 柴油喷射系统 |
2.1.1.3 醇燃料供给系统 |
2.1.2 数据采集与同步系统 |
2.1.2.1 火焰自发光图像采集系统 |
2.1.2.2 压力测量系统 |
2.1.2.3 数据同步采集系统 |
2.2 实验与数据处理方法 |
2.2.1 实验方法 |
2.2.2 燃烧压力与放热率 |
2.2.3 着火滞燃期 |
2.2.4 火焰图像 |
2.2.4.1 图像处理方法 |
2.2.4.2 自然发光亮度 |
2.2.4.3 火焰浮起长度 |
2.3 本章小结 |
第三章 不同喷射时序和边界条件下DMDF着火与燃烧特性研究 |
3.1 喷射时序对DMDF燃烧特性的影响 |
3.1.1 着火与燃烧特性 |
3.1.2 火焰结构 |
3.1.3 自然发光亮度 |
3.2 甲醇当量比对DMDF燃烧特性的影响 |
3.2.1 着火与燃烧特性 |
3.2.2 火焰结构 |
3.2.3 自然发光亮度 |
3.3 环境温度对DMDF燃烧特性的影响 |
3.3.1 着火与燃烧特性 |
3.3.2 火焰结构 |
3.3.3 自然发光亮度 |
3.4 本章小结 |
第四章 边界条件和喷射策略对DEDF燃烧特性的影响 |
4.1 乙醇当量比和环境温度对DEDF燃烧特性的影响 |
4.1.1 着火与燃烧特性 |
4.1.2 OH·化学发光对比 |
4.1.3 火焰结构 |
4.1.4 自然发光亮度 |
4.2 柴油喷射策略对DEDF燃烧特性的影响 |
4.2.1 喷油压力对DEDF燃烧特性的影响 |
4.2.2 不同引燃油量下DEDF燃烧特性研究 |
4.2.3 柴油预喷策略对DEDF燃烧特性影响研究 |
4.2.3.1 柴油预主喷间隔对DEDF燃烧特性影响 |
4.2.3.2 柴油预喷油量对DEDF燃烧特性影响 |
4.2.4 柴油多次喷射对DEDF燃烧过程优化 |
4.3 乙醇喷射策略对DEDF燃烧特性影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同类型二元燃料着火与燃烧特性对比研究 |
5.1 甲醇/乙醇/正丁醇着火边界对比 |
5.2 微量柴油引燃甲醇/乙醇/正丁醇火焰图像对比 |
5.3 DMDF/DEDF/DBDF着火燃烧特性对比研究 |
5.4 DMDF/DEDF/DBDF着火反应路径分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本研究创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(3)无尿素后处理满足国Ⅵ排放柴油甲醇双燃料燃烧技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 提高内燃机热效率的必要性 |
1.1.2 控制内燃机有害排放物的紧迫性 |
1.2 内燃机新型燃烧技术的研究进展 |
1.2.1 “均质压燃,低温燃烧”技术研究 |
1.2.2 具有混合气分层特征的低温燃烧技术研究 |
1.2.3 燃料特性对低温燃烧性能的影响研究 |
1.2.4 双燃料低温燃烧技术研究 |
1.3 甲醇在压燃式发动机上的应用 |
1.3.1 甲醇燃料的应用前景 |
1.3.2 甲醇压燃式发动机主要技术路线及瓶颈 |
1.4 本课题的研究意义及研究内容 |
第二章 试验系统及研究方法 |
2.1 试验装置 |
2.1.1 试验发动机 |
2.1.2 试验用燃料 |
2.1.3 试验台架布置 |
2.1.4 主要测试设备 |
2.2 试验控制及测量方法 |
2.2.1 燃料喷射控制 |
2.2.2 复合EGR系统控制 |
2.2.3 试验边界条件控制 |
2.2.4 燃烧测量 |
2.2.5 排放测量 |
2.3 试验数据处理说明 |
2.4 主要工作指标定义 |
2.5 本章小结 |
第三章 混合气分层策略对DMDF燃烧性能的影响 |
3.1 柴油主喷时刻对DMDF低温燃烧性能的影响 |
3.1.1 燃烧特性 |
3.1.2 发动机性能 |
3.1.3 排放特性 |
3.2 柴油喷油压力对DMDF低温燃烧性能的影响 |
3.2.1 燃烧特性 |
3.2.2 发动机性能 |
3.2.3 排放特性 |
3.3 柴油预喷策略对DMDF低温燃烧性能的影响 |
3.3.1 燃烧特性 |
3.3.2 发动机性能 |
3.3.3 排放特性 |
3.4 柴油后喷策略对DMCC发动机PM排放的影响 |
3.4.1 燃烧特性 |
3.4.2 发动机性能 |
3.4.3 排放特性 |
3.5 本章小结 |
第四章 DMDF混合气化学活性调控策略研究 |
4.1 甲醇能量比对DMDF低温燃烧性能的影响 |
4.1.1 相同边界条件下甲醇能量比的影响 |
4.1.2 相同NO_x控制目标下甲醇能量比的影响 |
4.2 EGR引入方式对DMDF低温燃烧性能的影响 |
4.2.1 高压EGR与低压EGR对进排气参数的影响 |
4.2.2 高压EGR与低压EGR对燃烧特性的影响 |
4.2.3 高压EGR与低压EGR对发动机性能及排放的影响 |
4.3 满足NO_x排放控制目标的EGR策略研究 |
4.3.1 EGR策略分析 |
4.3.2 进排气参数分析 |
4.3.3 燃烧特性分析 |
4.3.4 经济性及排放分析 |
4.4 进气温度对DMDF低温燃烧性能的影响 |
4.5 进气节流对DMDF低温燃烧性能的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 WHSC全工况下DMDF燃烧控制策略优化 |
5.1 WHSC全工况DMDF燃烧模式设计 |
5.1.1 无尿素后处理的DMDF国Ⅵ技术路线分析 |
5.1.2 WHSC全工况DMDF燃烧模式 |
5.2 WHSC全工况柴油多次喷射策略 |
5.2.1 主喷策略 |
5.2.2 预喷策略 |
5.2.3 后喷策略 |
5.2.4 多次喷射策略的选取原则 |
5.3 WHSC全工况甲醇比例及空气系统管理策略 |
5.3.1 甲醇比例控制策略 |
5.3.2 高压/低压复合EGR控制策略 |
5.3.3 进气温度控制策略 |
5.4 本章小结 |
第六章 DMCC发动机的WHSC全工况性能分析 |
6.1 发动机进排气性能分析 |
6.2 燃烧特性分析 |
6.2.1 中小负荷DMDF预混合分层压燃(PSCI)燃烧特性 |
6.2.2 大负荷DMDF预混合分层压燃(PSCI)燃烧特性 |
6.2.3 满负荷DMDF准均质压燃(QHCCI)燃烧特性 |
6.3 经济性分析 |
6.4 排放特性分析 |
6.4.1 喷油持续期与滞燃期的关系分析 |
6.4.2 常规排放分析 |
6.4.3 非常规排放分析 |
6.5 WHSC循环排放及经济性能 |
6.5.1 WHSC循环原始排放 |
6.5.2 DOC+CDPF的转化效率 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(4)柴油引燃天然气缸内高压直喷双燃料发动机数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 天然气燃料的优势与分类 |
1.3 天然气发动机 |
1.3.1 缸外供气式天然气发动机 |
1.3.2 缸内供气式天然气发动机 |
1.4 缸内高压直喷天然气发动机国内外研究现状 |
1.4.1 国外研究现状 |
1.4.2 国内研究现状 |
1.5 选题意义和研究内容 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 本文研究内容 |
第2章 柴油引燃天然气缸内高压直喷发动机CFD计算理论基础 |
2.1 基本控制方程 |
2.1.1 质量守恒定律 |
2.1.2 动量守恒方程 |
2.1.3 能量守恒方程 |
2.2 三维仿真计算模型 |
2.2.1 湍流模型 |
2.2.2 液滴破碎模型 |
2.2.3 撞壁模型 |
2.2.4 蒸发模型 |
2.2.5 燃烧模型 |
2.2.6 NO_X模型 |
2.3 本章小结 |
第3章 柴油引燃天然气缸内高压直喷发动机模型建立 |
3.1 燃烧室网格的建立 |
3.2 相关计算模块的设置 |
3.2.1 计算步长设置 |
3.2.2 初始条件 |
3.2.3 边界条件设置 |
3.2.4 松弛因子的设置 |
3.3 喷射模块的设置 |
3.3.1 燃油物性设置 |
3.3.2 喷嘴的设置 |
3.4 原柴油机数值计算模型的验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 柴油引燃天然气缸内高压直喷燃烧运行范围及影响因素分析 |
4.1 缸内高压直喷液化天然气(LNG) |
4.1.1 缸内高压直喷液化天然气(LNG)着火边界 |
4.1.2 缸内高压直喷液态天然气(LNG)燃烧安全运行范围 |
4.1.3 喷射间隔角对缸内高压直喷液化天然气(LNG)着火边界的影响 |
4.2 缸内高压直喷气态天然气(NG) |
4.2.1 缸内高压直喷气态天然气(NG)着火边界 |
4.2.2 缸内高压直喷气态天然气(NG)安全运行范围 |
4.2.3 喷射间隔角对缸内高压直喷气态天然气(NG)着火边界的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 柴油引燃天然气缸内高压直喷燃烧性能数值模拟研究 |
5.1 缸内直喷液态天然气对发动机燃烧性能影响研究 |
5.1.1 不同引燃柴油喷射时刻对发动机燃烧性能的影响 |
5.1.1.1 不同引燃柴油喷射时刻对缸内放热的影响 |
5.1.1.2 不同引燃柴油喷射时刻对缸内压力和温度的影响 |
5.1.1.3 不同引燃柴油喷射时刻对NO_X排放的影响 |
5.1.1.4 不同引燃柴油喷射时刻对动力性能的影响 |
5.1.2 不同引燃柴油喷射量对发动机燃烧性能的影响 |
5.1.2.1 不同引燃柴油量对缸内放热的影响 |
5.1.2.2 不同引燃柴油量对缸内压力和温度的影响 |
5.1.2.3 不同引燃柴油量对NO_X排放的影响 |
5.1.2.4 不同引燃柴油量对动力性能的影响 |
5.2 缸内直喷气态天然气对发动机燃烧性能的影响 |
5.2.1 不同引燃柴油喷射时刻对发动机燃烧性能的影响 |
5.2.1.1 不同引燃柴油喷射时刻对缸内放热的影响 |
5.2.1.2 不同引燃柴油喷射时刻对缸内压力和温度的影响 |
5.2.1.3 不同引燃柴油喷射时刻对NO_X排放的影响 |
5.2.1.4 不同引燃柴油喷射时刻对动力性能的影响 |
5.2.2 不同引燃柴油喷射量对发动机燃烧性能的影响 |
5.2.2.1 不同引燃柴油量对缸内放热的影响 |
5.2.2.2 不同引燃柴油量对缸内压力和温度的影响 |
5.2.2.3 不同引燃柴油量对NO_X排放的影响 |
5.2.2.4 不同引燃柴油量对动力性能的影响 |
5.3 缸内直喷气液两相混合天然气对发动机燃烧性能的影响 |
5.3.1 不同引燃柴油喷射时刻对发动机燃烧性能的影响 |
5.3.1.1 不同引燃柴油喷射时刻对缸内放热的影响 |
5.3.1.2 不同引燃柴油喷射时刻对缸内压力和温度的影响 |
5.3.1.3 不同引燃柴油喷射时刻对NO_X排放的影响 |
5.3.1.4 不同引燃柴油喷射时刻对动力性能的影响 |
5.3.2 不同引燃柴油喷射量对发动机燃烧性能的影响 |
5.3.2.1 不同引燃柴油喷射量对缸内放热的影响 |
5.3.2.2 不同引燃柴油喷射量对缸内平均压力和温度的影响 |
5.3.2.3 不同引燃柴油喷射量对NO_X排放的影响 |
5.3.2.4 不同引燃柴油喷射量对动力性能的影响 |
5.4 不同状态天然气燃料对发动机燃烧性能的影响 |
5.4.1 不同状态天然气对缸内平均压力和温度的影响 |
5.4.2 不同状态天然气对NO_X排放的影响 |
5.5 本章小结 |
总结与展望 |
全文总结 |
工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(5)喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 缸内直喷式汽油机的特性 |
1.3 缸内直喷式汽油机主要污染物排放 |
1.3.1 氮氧化物(NOx) |
1.3.2 一氧化碳(CO) |
1.3.3 碳氢化合物(HC) |
1.3.4 颗粒物排放 |
1.4 汽油机双喷射策略国内外研究现状 |
1.5 缸内直喷式汽油机稀薄燃烧策略国内外研究现状 |
1.5.1 稀薄燃烧的优缺点及技术关键 |
1.5.2 壁面导向型分层稀燃 |
1.5.3 空气导向型分层稀燃 |
1.5.4 喷束导向型分层稀燃 |
1.6 本文主要研究内容及目标 |
第二章 分层稀燃实验系统及方案 |
2.1 双喷射发动机实验平台 |
2.2 发动机排放测试系统 |
2.2.1 发动机气体排放测试系统 |
2.2.2 发动机颗粒物排放测试系统 |
2.3 实验方案 |
2.4 本章小结 |
第三章 稀燃运行参数对双喷射汽油机油耗及燃烧特性的影响 |
3.1 发动机运行参数对油耗的影响 |
3.1.1 过量空气系数及直喷比例对油耗的影响 |
3.1.2 直喷正时及喷射压力对油耗的影响 |
3.1.3 点火时刻对油耗的影响 |
3.2 双喷射汽油机运行参数对燃烧特性的影响 |
3.2.1 过量空气系数对燃烧特性的影响 |
3.2.2 喷射时刻对燃烧特性的影响 |
3.2.3 喷油压力对燃烧特性的影响 |
3.2.4 直喷比例对燃烧特性的影响 |
3.2.5 点火时刻对燃烧特性的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 稀燃运行参数对双喷射汽油机颗粒物及气体排放的影响 |
4.1 分层稀燃控制策略对颗粒物及气体排放特性的影响 |
4.1.1 过量空气系数对发动机排放特性的影响 |
4.1.2 直喷时刻对发动机排放特性的影响 |
4.1.3 直喷喷油压力对发动机排放特性的影响 |
4.1.4 直喷比例对发动机排放特性的影响 |
4.1.5 点火时刻对发动机排放特性的影响 |
4.2 本章小结 |
第五章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间已发表或录用的论文 |
(6)缸内油—气高压喷射混合气形成及燃烧特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 柴油喷射国内外研究现状 |
1.2.2 天然气高压喷射国内外研究现状 |
1.2.3 油-气高压直喷发动机高压喷射国内外研究现状 |
1.3 柴油和天然气燃料燃烧化学反应动力学的研究现状 |
1.3.1 柴油燃烧详细化学反应动力学研究现状 |
1.3.2 甲烷燃烧详细化学反应动力学研究现状 |
1.3.3 柴油-天然气双燃烧详细化学反应动力学研究现状 |
1.4 论文主要研究内容 |
2 油-气高压喷射模型的研究 |
2.1 柴油喷射子模型的研究 |
2.1.1 破碎模型 |
2.1.2 蒸发模型 |
2.1.3 碰壁模型 |
2.2 天然气喷射子模型的研究 |
2.2.1 缸内气体射流的分区结构 |
2.2.2 缸内气体射流的特征分析 |
2.2.3 现象学子模型的建立 |
2.2.4 现象学模型与多维流动混合模型的耦合 |
2.3 实验系统及喷射模型的验证 |
2.3.1 柴油喷射实验台架及测试系统 |
2.3.2 天然气喷射试验台架及测试系统 |
2.3.3 实验数据分析及处理方法 |
2.3.4 油-气高压喷射模型的验证 |
2.4 本章小结 |
3 油-气高压直喷发动机湍流与燃烧数学模型的研究 |
3.1 柴油-天然气双燃料简化化学反应动力学机理构建 |
3.1.1 柴油-天然气双燃料化学反应动力学子模型的建立 |
3.1.2 机理简化方法 |
3.1.3 甲烷简化机理的构建 |
3.1.4 正庚烷简化机理的构建 |
3.1.5 柴油/天然气双燃料简化机理的建立及优化 |
3.2 柴油/天然气双燃料简化机理的验证 |
3.2.1 天然气表征燃料机理的验证 |
3.2.2 柴油表征燃料机理的验证 |
3.3 油-气高压喷射发动机湍流燃烧模型的研究 |
3.3.1 发动机缸内湍流燃烧模型的研究 |
3.3.2 基于PaSR模型的湍流燃烧模型的建立 |
3.3.3 湍流微混合时间尺度的研究 |
3.4 本章小结 |
4 油-气高压直喷发动机燃烧过程数值模拟仿真平台的研究 |
4.1 计算流体力学和化学反应动力学耦合计算平台的建立 |
4.1.1 CFD流动计算平台与化学反应计算平台 |
4.1.2 耦合接口模块的开发 |
4.1.3 耦合软件的设计 |
4.1.4 CFD和简化化学反应动力学模型耦合的实现 |
4.2 基于NSGA-Ⅱ遗传算法优化模型的研究 |
4.2.1 NSGA-Ⅱ优化算法的研究 |
4.2.2 NSGA-Ⅱ优化算法与计算流体力学平台耦合的研究 |
4.3 发动机三维数值模拟计算的动网格研究 |
4.4 初始参数设置及模型验证 |
4.4.1 初始参数的设置 |
4.4.2 仿真模型的验证 |
4.5 本章小结 |
5 油-气高压直喷发动机混合气形成及燃烧特性的仿真分析 |
5.1 油-气高压直喷发动机流场分析研究 |
5.2 天然气替代率对油-气高压直喷发动机性能影响分析 |
5.3 掺氢对油-气高压直喷发动机性能影响分析 |
5.4 基于遗传算法的油-气高压直喷发动机多目标参数优化研究 |
5.4.1 油-气高压直喷发动机优化结果研究 |
5.4.2 油-气高压直喷发动机污染物形成研究 |
5.5 本章小结 |
6 全文总结 |
6.1 论文的主要工作及结论 |
6.2 本文的主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(7)基于内部选择性非催化还原技术的复合喷射发动机机内净化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 发动机排放控制技术 |
1.2.1 机内净化技术 |
1.2.2 机外净化技术 |
1.3 发动机掺水燃烧技术研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 氨在汽车领域的应用及研究现状 |
1.4.1 氨的理化特性 |
1.4.2 氨的制取及存储 |
1.4.3 氨在汽车领域的研究现状 |
1.5 研究意义及主要研究内容 |
第2章 实验平台搭建与仿真平台介绍 |
2.1 实验设备及平台搭建 |
2.1.1 复合喷射发动机 |
2.1.2 燃烧与性能测试系统 |
2.1.3 排放测试系统 |
2.1.4 发动机控制系统 |
2.2 仿真平台及仿真工具软件 |
2.2.1 硬件平台 |
2.2.2 软件工具 |
2.3 本章小结 |
第3章 发动机内部SNCR化学反应动力学研究 |
3.1 反应机理的选定 |
3.1.1 汽油表征燃料机理的选定 |
3.1.2 NO_x机理的选定 |
3.1.3 deNO_x机理的选定 |
3.2 氨水对PRF层流火焰速度的影响 |
3.3 氨水对PRF化学滞燃期的影响 |
3.4 氨水对主要燃烧中间产物的影响 |
3.4.1 氨水对OH的影响 |
3.4.2 氨水对H_2O_2的影响 |
3.4.3 氨水对HO_2的影响 |
3.4.4 氨水对H_2的影响 |
3.4.5 氨水对CO的影响 |
3.5 SNCR还原NO的影响因素 |
3.6 本章小结 |
第4章 复合喷射发动机内部SNCR过程三维仿真研究 |
4.1 计算模型的建立及验证 |
4.1.1 基本控制方程 |
4.1.2 湍流模型 |
4.1.3 喷雾模型 |
4.1.4 能量堆积点火模型 |
4.1.5 SAGE燃烧模型 |
4.1.6 三维模型的建立 |
4.1.7 发动机三维计算模型验证 |
4.2 实验发动机缸内流场特征 |
4.2.1 发动机缸内速度场特征 |
4.2.2 发动机缸内湍动能场特征 |
4.3 直喷水量对燃烧历程场影响 |
4.3.1 不同直喷水量下H_2O_2场分布特征 |
4.3.2 不同直喷水量下OH场分布特征 |
4.3.3 不同直喷水量下CO场分布特征 |
4.3.4 不同直喷水量下当量比φ分布特征 |
4.3.5 不同直喷水量下温度场分布特征 |
4.4 不同氨水直喷策略对发动机内部SNCR的场影响 |
4.4.1 氨水浓度对NO_x的影响 |
4.4.2 氨水直喷时刻对NO_x的影响 |
4.4.3 氨水直喷位置对NO_x的影响 |
4.4.4 氨水温度对NO_x的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 复合喷射发动机内部SNCR实验研究 |
5.1 点火正时对发动机内部SNCR燃烧和排放特性的影响 |
5.1.1 点火正时对缸内燃烧的影响 |
5.1.2 点火正时对动力性能的影响 |
5.1.3 点火正时对气相排放的影响 |
5.1.4 点火正时对固相排放的影响 |
5.2 氨水直喷正时对发动机内部SNCR燃烧和排放特性的影响 |
5.2.1 氨水直喷正时对缸内燃烧的影响 |
5.2.2 氨水直喷正时对动力性能的影响 |
5.2.3 氨水直喷正时对气相排放的影响 |
5.2.4 氨水直喷正时对固相排放的影响 |
5.3 氨水喷射量对发动机内部SNCR燃烧和排放特性的影响 |
5.3.1 氨水喷射量对缸内燃烧的影响 |
5.3.2 氨水喷射量对动力性能的影响 |
5.3.3 氨水喷射量对气相排放的影响 |
5.3.4 氨水喷射量对固相排放的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 复合喷射发动机内部SNCR多目标寻优 |
6.1 问题提出 |
6.2 多目标优化相关概念 |
6.2.1 多目标优化问题 |
6.2.2 遗传算法 |
6.3 发动机内部SNCR多目标优化仿真工作流 |
6.3.1 发动机仿真设置方法 |
6.3.2 modeFRONTIER环境设置与优化 |
6.3.3 仿真模型标定 |
6.4 帕累托前沿与优化结果 |
6.4.1 帕累托前沿博弈 |
6.4.2 SNCR策略宽工况优化结果 |
6.5 本章小结 |
第7章 全文总结及工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(8)基于燃料理化特性与燃烧技术协同控制的汽油压缩着火燃烧的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 汽油压缩着火燃烧的研究与发展 |
1.2.1 汽油压缩着火燃烧的提出与发展 |
1.2.2 燃料特性对汽油压缩着火燃烧的影响 |
1.2.3 燃烧控制策略对GCI燃烧的影响 |
1.3 汽油压缩着火燃烧面临的挑战及本文的主要工作 |
第二章 试验系统与研究方法 |
2.1 引言 |
2.2 试验系统 |
2.2.1 试验台架 |
2.2.2 试验发动机 |
2.2.3 测试设备 |
2.3 试验方法及所用燃料 |
2.3.1 试验方法 |
2.3.2 试验用燃料 |
2.4 不确定度分析 |
2.5 主要参数定义 |
2.6 本章小节 |
第三章 进气条件对GCI燃烧与排放的影响 |
3.1 引言 |
3.2 进气压力对GCI燃烧与排放的影响 |
3.3 进气温度对PRF90燃烧与排放的影响 |
3.4 协同调节进气温度和燃料辛烷值以优化小负荷下GCI燃烧与排放 |
3.5 本章小结 |
第四章 喷油时刻和模拟EGR对GCI燃烧与排放的影响 |
4.1 引言 |
4.2 喷油时刻对GCI燃烧和排放的影响 |
4.3 模拟EGR对GCI燃烧与排放的影响 |
4.4 基于喷射时刻和EGR协同调节的GCI高效清洁燃烧 |
4.5 本章小结 |
第五章 混合气制备策略对GCI的优化 |
5.1 引言 |
5.2 气道喷射对GCI燃烧与排放的影响 |
5.3 气道喷射结合缸内直喷对GCI燃烧与排放的影响 |
5.3.1 直喷时刻对气道喷射结合缸内直喷下GCI燃烧与排放的影响 |
5.3.2 预混合率对气道喷射结合缸内直喷下GCI燃烧与排放的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 基于多种燃烧技术协同优化的低辛烷值汽油压缩着火燃烧 |
6.1 引言 |
6.2 不同混合气制备策略下低辛烷值汽油与PRF的GCI燃烧与排放 |
6.2.1 缸内单次喷射下低辛烷值汽油与PRF的GCI燃烧与排放 |
6.2.2 气道喷射下低辛烷值汽油与PRF的GCI燃烧与排放 |
6.2.3 气道喷射结合缸内直喷下低辛烷值汽油与PRF的GCI燃烧与排放 |
6.3 基于PRF和低辛烷值汽油的宽负荷工况下GCI的燃烧与排放 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 未来展望 |
创新点说明 |
符号与缩写 |
参考文献 |
攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
攻读博士学位期间所参与的科研项目 |
致谢 |
(9)掺二甲醚汽油机燃烧与排放特性的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号及变量 |
第1章 绪论 |
1.1 全球能源需求发展趋势 |
1.2 汽油机相关技术发展 |
1.2.1 气道喷射式汽油机 |
1.2.2 缸内直喷式汽油机 |
1.2.3 复合喷射式汽油机 |
1.2.4 稀薄燃烧技术 |
1.3 代用燃料的研究现状 |
1.4 二甲醚的研究现状 |
1.4.1 二甲醚的物化特性 |
1.4.2 二甲醚在国内外的研究现状 |
1.5 内燃机数值模拟 |
1.6 掺二甲醚汽油机研究存在的问题 |
1.7 本文的主要研究内容 |
第2章 二甲醚/汽油混合燃料化学反应动力学分析 |
2.1 燃烧理论及模型 |
2.1.1 预混层流火焰速度理论 |
2.1.2 化学反应速率模型 |
2.1.3 绝热火焰温度模型 |
2.1.4 敏感度模型 |
2.2 参数输入及计算结构 |
2.2.1 化学反应动力学机理模型介绍 |
2.2.2 敏感度分析及产率分析简介 |
2.3 汽油替代机理 |
2.4 二甲醚/异辛烷混合燃料预混层流火焰特性 |
2.4.1 混合燃料对绝热火焰温度的影响 |
2.4.2 混合燃料对层流火焰速度的影响 |
2.4.3 混合燃料对层流火焰速度质量流量灵敏度的影响 |
2.4.4 混合燃料对火焰结构的影响 |
2.4.4.1 混合燃料对主要反应物摩尔数及反应路径的影响 |
2.4.4.2 混合燃料对中间反应物摩尔数及反应路径的影响 |
2.4.4.3 混合燃料对主要产物摩尔数及反应路径的影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 二甲醚/汽油双燃料内燃机的燃烧与排放特性分析 |
3.1 台架系统的搭建 |
3.2 燃烧与放热基本计算公式 |
3.3 试验方法 |
3.4 怠速工况下二甲醚对汽油机燃烧过程的研究 |
3.4.1 二甲醚低温氧化放热效应对缸内平均温度的影响 |
3.4.2 二甲醚低温氧化放热效应对放热率的影响 |
3.4.3 二甲醚低温氧化放热效应对累积放热分数的影响 |
3.4.4 掺二甲醚对汽油机缸内燃烧过程的影响 |
3.5 怠速工况下掺二甲醚汽油机燃油经济性与排放的研究 |
3.5.1 掺二甲醚对燃油经济性的影响 |
3.5.2 掺二甲醚对燃烧过程的影响 |
3.5.3 掺二甲醚对循环波动的影响 |
3.5.4 掺二甲醚对HC、CO及 NOx的影响 |
3.6 部分负荷掺二甲醚对汽油机燃烧及排放的研究 |
3.6.1 掺二甲醚对动力性与燃油经济性的影响 |
3.6.2 掺二甲醚对燃烧过程的影响 |
3.6.3 掺二甲醚对循环波动的影响 |
3.6.4 掺二甲醚对有害排放的影响 |
3.7 部分负荷点火时刻对二甲醚/汽油双燃料内燃机性能的研究 |
3.7.1 点火时刻对动力性的影响 |
3.7.2 点火时刻对燃烧过程的影响 |
3.7.3 点火时刻对缸内循环波动的影响 |
3.7.4 点火时刻对排放的影响 |
3.8 本章小结 |
第4章 二甲醚/汽油混合燃料内燃机燃烧特性数值模拟研究 |
4.1 数值模拟理论与仿真模型的建立 |
4.1.1 控制方程 |
4.1.2 湍流模型 |
4.1.3 喷雾模型 |
4.1.4 燃烧模型 |
4.1.5 排放模型 |
4.2 仿真模型的建立 |
4.2.1 台架系统的搭建 |
4.2.2 几何模型的建立 |
4.2.3 计算网格的生成 |
4.2.4 初始条件与边界条件参数选择 |
4.2.5 喷油器标定 |
4.2.6 模型准确性分析 |
4.3 缸内燃烧过程分析 |
4.3.1 湍动能分析 |
4.3.2 冷态速度流场的分析 |
4.3.3 湍流火焰传播速率分析 |
4.3.4 缸内平均燃烧温度的分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 二甲醚/汽油复合喷射内燃机的燃烧与排放特性分析 |
5.1 台架系统的搭建 |
5.2 试验方案 |
5.3 不同喷射策略对二甲醚/汽油复合喷射内燃机性能特性的分析 |
5.3.1 喷射策略对动力性的影响 |
5.3.2 喷射策略对缸内燃烧的影响 |
5.3.3 喷射策略对循环波动的影响 |
5.3.4 喷射策略对排放的影响 |
5.4 喷射比例对二甲醚/汽油复合喷射内燃机性能特性的分析 |
5.4.1 喷射比例对燃油经济性的影响 |
5.4.2 喷射比例对缸内燃烧过程的影响 |
5.4.3 喷射比例对循环波动的影响 |
5.4.4 喷射比例对排放的影响 |
5.5 点火提前角对二甲醚/汽油复合喷射内燃机性能特性的分析 |
5.5.1 点火提前角对燃油经济性的影响 |
5.5.2 点火提前角对内燃机燃烧过程的影响 |
5.5.3 点火提前角对循环波动的影响 |
5.5.4 点火提前角对内燃机HC、NOx、CO与颗粒物排放的影响 |
5.6 二甲醚能量分数对缸内直喷汽油机燃烧与排放特性的分析 |
5.6.1 二甲醚能量分数对燃油经济性的影响 |
5.6.2 二甲醚能量分数对燃烧的影响 |
5.6.3 二甲醚能量分数对循环波动的影响 |
5.6.4 二甲醚能量分数对排放的影响 |
5.7 不同负荷对二甲醚/汽油复合喷射内燃机燃烧与排放特性分析 |
5.7.1 不同负荷对动力性的影响 |
5.7.2 不同负荷对燃烧的影响 |
5.7.3 不同负荷对循环波动的影响 |
5.7.4 不同负荷对HC、NOx、CO与颗粒物排放的影响 |
5.8 本章小结 |
结论与展望 |
创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文 |
致谢 |
(10)分层火焰和多点微火焰诱发多点自燃汽油机燃烧过程的基础研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 内燃机的现状及其面临的挑战 |
1.2 汽油机先进燃烧技术的研究进展 |
1.2.1 进气道喷油汽油机的节能技术 |
1.2.2 汽油机直喷技术 |
1.2.3 汽油机可控自燃着火(CAI) |
1.2.4 拓展四冲程CAI汽油机负荷上限的方法 |
1.2.5 二冲程汽油机的自燃着火 |
1.3 本课题的引出 |
1.4 本课题的研究意义和内容 |
第二章 研究平台和方法介绍 |
2.1 单缸四冲程热力学发动机试验平台 |
2.1.1 试验装置 |
2.1.2 燃料供给系统 |
2.2 单缸四冲程光学发动机试验平台 |
2.2.1 单缸光学发动机试验台架 |
2.2.2 发动机控制和采集系统 |
2.3 关键参数的定义和计算方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 喷射和点火策略对四冲程汽油机分层火焰引燃混合燃烧影响的研究 |
3.1 直喷时刻对SFI发动机燃烧和排放特性影响的试验研究 |
3.1.1 直喷时刻对SFI发动机燃烧特性的影响 |
3.1.2 直喷时刻对SFI发动机排放特性的影响 |
3.2 直喷和点火策略对SFI发动机燃烧和排放特性影响的试验研究 |
3.2.1 直喷比例和点火时刻对SFI发动机燃烧特性的影响 |
3.2.2 直喷比例和点火时刻对SFI发动机排放特性的影响 |
3.3 点火时刻对SFI方式下火焰传播和自燃着火控制机理的研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 火花诱发多点微火源引燃高稀释预混合气的四冲程汽油机试验研究 |
4.1 单次喷射DME对火花诱发MFI发动机燃烧和排放特性的影响 |
4.1.1 单次喷射DME对火花诱发MFI发动机燃烧特性的影响 |
4.1.2 单次喷射DME对火花诱发MFI发动机排放特性的影响 |
4.1.3 单次喷射DME对火花诱发MFI发动机燃油转换效率的影响 |
4.2 两次喷射DME对火花诱发MFI发动机燃烧和排放特性的影响 |
4.2.1 两次喷射DME对火花诱发MFI发动机燃烧特性的影响 |
4.2.2 两次喷射DME对火花诱发MFI发动机排放特性的影响 |
4.3 点火时刻对火花诱发MFI发动机燃烧和排放特性的影响 |
4.3.1 点火时刻对火花诱发MFI发动机燃烧特性的影响 |
4.3.2 点火时刻对火花诱发MFI发动机排放特性的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 多点微火源引燃方式下的燃烧特性及其形成机理的研究 |
5.1 DME喷射策略对MFI发动机燃烧和排放特性的影响 |
5.1.1 不同类型MFI方式的定义 |
5.1.2 DME喷射策略对MFI发动机燃烧特性的影响 |
5.1.3 DME喷射策略对MFI发动机排放特性的影响 |
5.2 斜坡型MFI发动机的燃烧和排放特性 |
5.2.1 斜坡型MFI发动机的燃烧特性 |
5.2.2 斜坡型MFI发动机的排放特性 |
5.3 斜坡型和双峰型MFI方式形成机理的可视化研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 气门式二冲程增压直喷汽油机强化程度的预测 |
6.1 气门式二冲程增压直喷汽油机一维模型的建立 |
6.2 单级涡轮增压二冲程汽油机的全负荷特性 |
6.3 两级串联增压二冲程汽油机的全负荷特性 |
6.3.1 两级串联增压系统 |
6.3.2 排气门开启时刻对增压二冲程汽油机高负荷特性的影响 |
6.3.3 两级串联增压二冲程汽油机的全负荷性能优化 |
6.4 再循环冷废气和喷水对增压二冲程汽油机燃烧特性的影响 |
6.5 本章小结 |
第七章 全文总结 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
四、燃油直喷燃烧技术(论文参考文献)
- [1]基于煤基合成柴油与活化热氛围调控的内燃机高效清洁燃烧技术研究[D]. 张浩. 吉林大学, 2021
- [2]双直喷二元燃料混合气定容弹内可控着火与燃烧特性研究[D]. 胡江涛. 天津大学, 2020(01)
- [3]无尿素后处理满足国Ⅵ排放柴油甲醇双燃料燃烧技术研究[D]. 吴涛阳. 天津大学, 2020(01)
- [4]柴油引燃天然气缸内高压直喷双燃料发动机数值模拟研究[D]. 刘冲. 江苏科技大学, 2020(03)
- [5]喷射策略对汽油机分层稀燃特性的影响[D]. 陶杰. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]缸内油—气高压喷射混合气形成及燃烧特性研究[D]. 侯效森. 北京交通大学, 2019(03)
- [7]基于内部选择性非催化还原技术的复合喷射发动机机内净化研究[D]. 何丰硕. 吉林大学, 2019(02)
- [8]基于燃料理化特性与燃烧技术协同控制的汽油压缩着火燃烧的试验研究[D]. 姜晨旭. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]掺二甲醚汽油机燃烧与排放特性的试验研究[D]. 石磊. 北京工业大学, 2019(03)
- [10]分层火焰和多点微火焰诱发多点自燃汽油机燃烧过程的基础研究[D]. 付雪青. 天津大学, 2019(06)