废气再循环和过量空气系数对天然气发动机性能的影响

【摘要】： 随着石油资源的日益匮乏及人类保护环境意识的日趋强烈,汽车发动机受到节能减排的压力与挑战,汽车代用燃料的研发与应用成为不可逆转的趋势。天然气因其具有排放“清洁”及资源丰富的特性,受到了广泛关注,但也存在着火温度高、火焰传播速度慢等问题。随着我国天然气汽车应用范围的不断扩大,以及发动机燃油经济性和排放法规的日益严格,如何保证发动机的经济性及低排放性,成为亟待解决的问题之一,因此开展天然气发动机燃烧与排放的试验研究是有意义的。 废气再循环(Exhaust Gas Recirculation)作为降低NOx排放行之有效的技术,已被内燃机研究者广泛采用,也成为了发动机满足日益严格排放法规的关键技术之一。稀薄燃烧技术可以充分提高天然气发动机的热效率及改善排放,而单靠EGR或空气稀释,稀燃极限较小,发动机一旦超过稀燃极限,燃烧及排放情况将急剧恶化。 为了降低发动机有害物排放,提高燃油经济性,拓展稀燃极限,本文采用废气再循环和额外空气同时对混合气进行稀释的方法,在配备圆柱形燃烧室的CA6SE1-21N天然气发动机上进行试验,研究分析不同EGR率及过量空气系数对天然气发动机燃烧和排放的影响规律,并通过优化发动机喷气时刻和点火时刻,进一步改善天然气发动机燃油经济性与排放性。 研究中选取欧洲稳态标准测试循环ESC(European Stationary Cycle)十三工况转速进行试验。在天然气发动机部分负荷工况下,保持转速不变,在各指定过量空气系数(λ)条件下,调节EGR阀开度,借助燃烧分析系统和排放分析仪,来研究EGR率和λ对发动机性能的影响。试验结果表明废气再循环和稀薄燃烧对天然气发动机燃烧过程影响明显,能够有效降低NOx排放,通过边界条件的优化,能够进一步提高发动机燃油经济性及改善NOx排放。具体研究结果如下： 1.在发动机同一工况下,随着EGR率和过量空气系数(λ)的增加,缸内混合气浓度变稀,发动机最高燃烧压力,缸内最高平均温度均降低；放热率重心及燃烧始点均后移,主燃期延长。 2.随着EGR率和λ的增大,发动机燃烧循环变动增加,且λ对燃烧循环变动影响较明显。 3.随着EGR率的增大,发动机NOx比排放呈下降趋势；NOx比排放在λ=1.1时达到最大值,当λ1.1后,随着过量空气系数加大,NOx比排放逐渐减小。在发动机当量燃烧下,EGR对降低NOx比排放的影响甚微,在稀薄燃烧情况下加入EGR,对降低发动机NOx比排放效果非常明显。HC比排放随EGR率的增加而增大,随负荷增加而减小。 4.当过量空气系数较小时,随着过量空气系数的增加,发动机比气耗呈下降趋势；随着过量空气系数的进一步增加,比气耗波动较大；在混合气较浓状态时,随着EGR率的增大,发动机比气耗逐渐降低,在过量空气系数较大时,比气耗随着EGR率的增加而上升。 5.通过优化点火时刻和喷气时刻,能够进一步改善发动机的经济性和NOx的排放性。 【关键词】：废气再循环 过量空气系数 天然气发动机 燃烧 排放
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U464.174
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 第1章 文献综述11-23
• 1.1 引言11-14
• 1.1.1 汽车排气法规的发展历程11-13
• 1.1.2 我国汽车替代燃料的发展13-14
• 1.2 天然气汽车的发展14-17
• 1.2.1 发展天然气汽车的必要性14-15
• 1.2.2 国内外天然气汽车发展现状及趋势15-17
• 1.3 天然气发动机技术的研究现状17-23
• 1.3.1 天然气发动机的特点17-18
• 1.3.2 天然气发动机稀燃技术18-21
• 1.3.3 天然气发动机排放控制技术21-23
• 第2章 绪论23-27
• 2.1 研究目的和意义23-24
• 2.2 研究的主要内容24-27
• 第3章 试验系统介绍27-34
• 3.1 研究对象27
• 3.2 试验用仪器设备27-28
• 3.3 试验台架布置28-31
• 3.3.1 点火系统29
• 3.3.2 天然气供给系统29-30
• 3.3.3 EGR系统设计30-31
• 3.4 试验方法与步骤31-33
• 3.4.1 试验方法31-32
• 3.4.2 试验步骤32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 EGR和稀薄燃烧下天然气发动机燃烧特性试验研究34-42
• 4.1 EGR和λ对燃烧压力的影响34-35
• 4.2 EGR和λ对燃烧温度的影响35-36
• 4.3 EGR和λ对放热率重心的影响36-37
• 4.4 EGR和λ对燃烧期的影响37-39
• 4.4.1 EGR和λ对燃烧始点的影响37-38
• 4.4.2 EGR和λ对主燃期的影响38-39
• 4.5 EGR和λ对燃烧循环变动的影响39-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第5章 EGR和稀薄燃烧下天然气发动机排放特性试验研究42-48
• 5.1 EGR和λ对NOx排放的影响42-43
• 5.2 EGR和λ对HC排放的影响43-44
• 5.3 EGR和λ对发动机经济性的影响44-45
• 5.4 不同优化策略对发动机NOx排放及经济性的影响45-46
• 5.5 本章小结46-48
• 第6章 全文总结与工作展望48-50
• 6.1 全文总结48-49
• 6.2 工作展望49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54
• 在学期间发表的论文54

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

点燃式机动车排放烟气过量空气系数测量结果不确定度的评定    梁俊超;

发电用增压沼气发动机的性能研究    高翠

对装有EGR的天然气发动机的试验研究    马艳明,许忠厚,马凡华,吕剑飞

车用替代燃料现状及应用分析    郭猛超;张亚军;胡伟;

汽车排放与控制技术介绍    刘学军;

车用替代燃料的发展趋势    陈卫国;

我国天然气汽车的发展现状与方向    李广;周淑慧;

我国天然气汽车(环保汽车)的发展现状及趋势    李萍;

稀燃天然气发动机燃烧循环变动影响因素研究    姚宝峰;李国岫;

几种汽车替代燃料的技术经济比较    张智力,李茂德

开征燃油税与汽车排放标准体系    刘红喜;

当代车用汽油机节能和排放的技术措施    马学通,王天友,饶里,李志军,刘书亮

新能源在汽车领域应用中的能量密度分析及思考    周哲人;

汽油机燃用乙醇汽油的试验研究    钟新宝;周国斌;

6190燃气发动机循环变动试验研究    宋宗义;柏芹水;周国庆;丁德新;

氢发动机燃烧循环变动及其影响因素的研究    杨振中;段俊法;连振中;宋茂江;

醇燃料-未来汽车的石油替代燃料    姚春德,李云强

Mg-Ti-Mn-Ni基非晶贮氢合金的电化学性能研究    王权,季世军,孙俊才

中国CNG汽车市场发展现状、趋势与策略    周怡沛;周志斌;

对中国未来车用能源发展的几点思考    张继宏;

加快LNG汽车推广,促进交通运输行业绿色低碳发展    周淑慧;杨义;王占黎;

我国汽车节油现状及对策分析    杨沿平;郝夏艳;唐杰;

天然气-氢气混合燃料直喷燃烧特性和预混层流火焰研究    王金华

柴油机富氧燃烧及排放的实验研究与理论计算    张韦

两类差别定价方法的理论拓展及应用研究    陈绍刚

玉米生产区发展燃料乙醇产业研究    王成军

火花点燃式LPG发动机快速稀燃及排放控制的研究    胡春明

中国石化产业可持续发展模式研究    周新迁

CNG单燃料多点喷射发动机电控系统开发及性能研究    彭雪飞

气体燃料对内燃机燃烧过程及排放影响的机理研究    钱叶剑

新能源汽车技术经济综合评价及其发展策略研究    阮娴静

燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响    余小草

我国发展电动汽车产业的可行性及对策研究    霍风利

废弃食用油脂制备生物柴油及其脱色的试验研究    李仕一

含水乙醇汽油对电喷汽油机性能及燃烧特性的影响    戴颂

气体燃料发动机电容放电式点火系统的研究    王跃

天然气发动机电控系统匹配及标定方法研究    邬斌扬

车用甲醇裂解器的换热器设计研究    王玺

堇青石蜂窝陶瓷负载La-Sr-Co-O对汽车尾气催化性能的研究    祝杰

车用YJT-Q30液体天然气加热器的性能试验研究    逄学艳

La_（1-X）Ce_XMnO_3纳米粉体的制备及净化CNG汽车尾气的活性研究    陈海峰

轿车用单一燃料电控喷射天然气发动机性能的实验与计算研究    郭云杰

沼气燃料在汽油机上应用的试验研究    谢列先;

测量不确定度评定应基于误差理论    林洪桦;

沼气发动机概述    刘乔明,汤东,窄长学,罗福强

低浓度煤层气发电用发动机混合器的设计    张晓青,郑国璋,杨庆佛,王爱卿,王前进

并行工程在12V190沼气发动机设计中的应用    樊俊杰;咸喜波;

我国低热值燃气内燃机的研究现状    孟凡生;阴秀丽;蔡建渝;马隆龙;吴创之;

基于电控调压器的压缩天然气发动机电控系统    王都;宋君花;冒晓建;卓斌;

过量空气系数对天然气发动机燃烧及排放的影响    窦慧莉;刘忠长;李骏;闫涛;

低浓度煤层气发电机组技术及其应用    陈宜亮

煤层气发动机燃气喷射控制系统设计    李玉明;宋帅坤;

电控CNG发动机掺氢燃烧性能研究    刘艳

高强化柴油机性能优化及可调涡轮增压系统匹配的仿真研究    芮鹏

D6114发动机燃用代用燃料的性能优化及仿真研究    任鹏

465Q发动机增压技术的研究    杜兴华

煤层气发动机空燃比控制中若干问题的研究    马标

低热值气体燃料发动机性能研究    王煜

基于模糊PID电子节气门控制系统的研究与开发    杨振东

基于6135Z柴油机的CNG单燃料发动机性能模拟研究    邵晓杰

6160Q柴油机改沼气发动机的初步研究    赵勇

电控CNG发动机增压匹配的仿真计算与优化分析    安存春

低热值气体燃料发电机组发动机电控系统的设计与开发    叶震林

电控沼气单燃料发动机匹配与试验研究    张龙平

车用内燃机 技术的进展    席跃进,刘建华

轿车汽油机稀燃与发动机柴油化    苏水,李志军,赵谊,朴宏革,刘书亮

天然气发动机燃烧方式分析    王宇;马凡华;刘海全;

客车发动机在世界的现状和发展趋势    杨天新,田洪彪

天然气发动机,新型绿色动力    刘凯,彭立新,邱霞

汽车节能与环保并举的几点措施    张启义,张鹏辉

车用柴油机环保与节能技术    张春润,资新运,李新,姜大海,邓成林

天然气汽车发展状况分析    许贤泽,李志明

LNG汽车加气站技术的发展与应用    吴佩英

利用快速压缩装置研究天然气直喷燃烧循环变动(英文)    黄佐华,曾科,杨中乐

天然气发动机混合器的优化设计    张道文

小型LPG单一燃料发动机的试验研究    魏鹏

天然气汽车催化净化装置流动数值模拟及优化设计    修恒旭

双燃料汽车燃气喷射电控单元开发    尹继辉

CNG发动机工作过程数值模拟    温苗苗

燃气发动机高压缩比和点火正时控制的研究    田广奎

汽车企业绿色制造的研究    陶晋

天然气发动机多点顺序喷射技术的开发研究    刘兴华,陈永义,李铁栓

压燃式天然气发动机的技术现状及展望    郑清平,张惠明,张德福

1190NT天然气发动机的结构特点和性能试验    赵纪君

2105型天然气发动机用汽化-混合器的模拟试验    胡九章

戴姆勒-克莱斯勒M906LAG天然气发动机介绍    阿炜

天然气发动机进排气门的研制    冯仁贵，李清观，姚正刚

对装有EGR的天然气发动机的试验研究    马艳明,许忠厚,马凡华,吕剑飞

TMS320LF2407在天然气发动机控制中的应用    方汉学 ,胡桂苓 ,赵芳

使用天然气 汽车少公害    刘春;

涡轮增压天然气发动机    欧阳雪

电控技术在天然气发动机上的应用    滕勤;左承基;

钻井平台用天然气发动机的设计开发    孙成香;李全武;郑圣彬;孙乐美;李治朋;

天然气发动机技术研究与应用    程鹏;

NQ140N单-CNG发动机的开发与试验    李克新;

不同类型的天然气发动机燃烧和排放特点    苌转;周斌;邵晓杰;于超;

天然气发动机复合空调系统    秦朝葵;刘雄;全惠君;谭建新;

NQ140N天然气发动机的开发    陈万应;张浩;邓杰;杨志勇;李克新;程辉;

应用模糊物元理论建立天然气发动机性能状态评价模型    柳楠;崔厚玺;丛蕾;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

重汽集团研发天然气发动机    本报记者 郑义

天然气发动机首次进入863计划    记者 王建梁

天然气发动机成新竞争点    关尚宇

大功率天然气发动机成功点火    过国忠 许武英

“无锡造”天然气发动机批量上市    记者 蒙平

一汽锡柴大型天然气发动机投入批量生产    

钻井用天然气发动机获突破    任继凯　傅伟

济柴研制钻井用天然气发动机填补国内空白    记者 任继凯　通讯员 傅伟

现代重工研发成功天然气发动机    广言

锡柴天然气发动机再展“低碳”魅力    通讯员 陈燕　记者 严峻

稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发    焦运景

高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究    李树生

满足国Ⅳ排放标准压缩天然气发动机燃烧过程的研究    司鹏鹍

燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响    余小草

稀燃天然气发动机燃烧循环变动特性及动力学特征研究    姚宝峰

压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究    郑清平

低散热压缩着火天然气发动机燃烧过程的试验研究    张德福

电控喷射稀燃天然气发动机的关键技术研究    窦慧莉

4SH-N天然气发动机工作过程优化及排放控制    杨立平

电控汽油/CNG两用燃料发动机故障模拟试验及诊断研究    袁华智

公交车用天然气发动机国产化的层次分析法研究与规模化应用    窦宝华

满足国Ⅴ排放的天然气发动机开发    张坤鹏

天然气发动机电控喷射系统的研究    范龙飞

大马力天然气发动机工作过程数值模拟及分析    李春节

天然气发动机稀薄燃烧试验研究与数值模拟    吴家平

天然气发动机进排气系统及配气相位优化研究    潘芝桂

天然气发动机空燃比控制系统研究与开发    赵海艳

大型天然气发动机工作循环数值模拟分析    熊长君

大缸径天然气发动机缸内燃烧过程数值模拟研究    邢小伟

天然气发动机气体喷射闭环控制技术研究    黄帅