缸内局部富氢稀燃汽油机微粒排放特性试验研究

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1、缸内局部富氢稀燃汽油机微粒排放特性试验研究ResearchonParticulateEmissionsCharacteristicsofLeanBurnGasolineEnginewithLocallyRichHydrogeninCylinder作者姓名：姜麟麟专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：于秀敏教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机微粒排放特性试验研究随着人们生活的日益富足，私家车逐渐成为人们出行的交通工具，汽车技术的长足发展又使汽车的成本不断降低

2、，汽车价格逐渐被更多的人所接受，使汽车保有量不断增加，增长速度更为惊人。汽车保有量的增加带来一系列的连带问题：交通拥堵、能源消耗过度及环境污染等。大城市频繁出现的雾霾天气，与汽车尾气中的颗粒排放物有着密切的关系。其中对能源的消耗及对环境的污染已成为汽车产业不得不面对的问题，如何使汽车产业走上一条与能源环境和谐共处的可持续发展之路，是汽车产业的发展方向。本文以项目组所承担的国家自然基金项目《氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机及其混合动力汽车节能机理研究》为依托，对氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机的微粒排放特性进行

3、实验研究，本文主要研究内容为发动的微粒排放特性，通过改变燃烧控制参数来测试发动机微粒特性；同时也研究了不同燃烧控制参数对发动机燃烧及常规排放物的影响；同时研究了稀释比及加热温度和蒸发温度对测试结果的影响，以确定合适的稀释比和采样温度，目的在于保持发动机原有的微粒排放状态。根据实验结果本文得出的主要结论如下：1、随着过量空气系数的增加，发动机的缸压峰值逐渐减小，缸压峰值出现的位置逐渐推迟，放热率峰值随着过量空气系数的增加逐渐减小，发动机缸内平均温度随着过量空气系数增加逐渐降低；CO的排放量随着过量空气系数增

4、加而逐渐减少，THC化合物随过量空气系数的增加而逐渐增加，NOx的排放量随着过量空气系数的增加而逐渐下降。发动机微粒总数量浓度在掺氢比为12%时，随着过量空气的增加，微粒总数量浓度先增加后减小，但是过量空气系数为1.0时微粒总数量浓度最小，掺氢比为4%、8%对发动机微粒排放的影响规律与12%一致，说明发动机稀燃时，氢气的加入增加了微粒排放的数量。2、随着点火正时的提前，缸压峰值、放热率峰值不断增加，缸压峰值出现的位置及放I热率峰值出现的位置不断提前，缸内平均温度随着点火正时的不断提前逐渐升高；根据缸压峰值

5、出现的最佳位置来看，当点火提前角为20°CABTDC时，为最佳点火正时；从排放物的角度来看，CO、THC的排放量随着点火正时的不断提前而不断增加，NOx的排放量随着点火正时的提前而增加。随着掺氢比的增加，尤其是掺氢比为12%时，微粒总数量浓度大幅度上升，说明点火正时需要与掺氢比很好的匹配，否则会使微粒排放数量上升。3、随着发动机节气门开度的增加，缸压峰值不断升高，缸压峰值出现的位置不断提前，放热率峰值随着节气门开度的增加而增大，峰值出现的位置随着节气门开度的增加而不断的提前，发动机缸内的温度随着节气门开度

6、的增加而逐渐增加；发动机常规排放物中，CO和THC随着节气门开的增加而逐渐减少，NOx随着节气门开度的增加而逐渐增加。节气门开度影响气流运动，直接影响混合气形成，间接影响发动机的燃烧，在不同节气门开度下，随着掺氢比的增加，微粒总数量浓度减小，但减小的幅度不大。4、缸内压力随着转速的增加而逐渐减小，缸压峰值出现的位置逐渐推迟，放热率曲线的规律和缸压曲线的规律相似，发动机缸内平均温度随转速的增加而逐渐升高；CO随着转速的升高先增加后降低，THC和NOx的排放量随着转速的升高而减少。就微粒总数量浓度而言，掺氢比

7、对转速的变化适应程度较高，在转速发生变化时，改变掺氢比对微粒排放的总数量浓度影响不大。5、对发动机常规排放的每组实验中，都有三个掺氢比，无论改变哪一个控制参数，随着掺氢比的增加CO和THC的排放量都逐渐减少，而NOx的排放量逐渐增加。从不同掺氢比的缸内燃烧状态来看，随着掺氢比增加，发动机的燃烧状态变好，缸压峰值不断提高，峰值的位置不断提前，放热率和缸内平均温度变化规律和缸压规律相同。关键词：发动机，氢气缸内直喷，局部富氢，稀燃，微粒排放IIABSTRACTResearchonparticulateemis

8、sionscharacteristicsofleanburngasolineenginewithlocallyrichhydrogenincylinderAspeople’slivesbecomericher,automobilebecomesthemajortransport.Thedevelopmentofautomotivetechnologydecreasesthecarcost,whichletthepriceoft