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Ar/O2进气条件下柴油机燃烧过程和排放特性研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 环境污染与保护

1.1.2 内燃机排放污染及危害

1.1.3 国内外柴油机排放法规

1.2 降低柴油机排放的主要技术

1.2.1 柴油机机内净化技术

1.2.2 柴油后处理净化技术

1.3 无氮燃烧技术的国内外研究现状

1.3.1 国外无氮燃烧技术的研究现状

1.3.2 国内无氮燃烧技术的研究现状

1.4 本研究课题的意义及主要内容

1.4.1 研究的意义

1.4.2 研究的主要内容

第二章 热效率和燃烧热化学分析

2.1 引言

2.2 空气和Ar/O2混合气的比热容及热效率分析

2.2.1 空气、O2和Ar比热容

2.2.2 Ar/O2混合气比热容

2.2.3 热效率分析

2.3 常规进气条件下燃烧热化学分析

2.3.1 常规进气条件下理论计算

2.3.2 常规进气条件下实验数据计算

2.4 Ar/O2进气条件下燃烧热化学分析

2.4.1 Ar/O2进气条件下理论计算

2.4.2 Ar/O2进气条件下实验数据计算

2.5 常规进气条件与Ar/O2进气条件下燃烧热化学对比分析

2.6 本章小结

第三章 Ar/O2进气条件下柴油机数值模拟

3.1 引言

3.2 仿真参数设定

3.2.1 发动机基本参数

3.2.2 建立几何模型

3.2.3 网格划分

3.2.4 运行状态参数

3.2.5 初始条件

3.2.6 通用气相反应参数

3.3 对燃烧过程和排放特性分析

3.3.1 Ar/O2进气比例对燃烧过程的影响

3.3.2 喷油提前角对燃烧过程的影响

3.3.3 对燃烧产物的分析

3.4 本章小结

第四章 柴油机台架实验设计

4.1 引言

4.2 实验测试设备及仪器

4.3 试验台架

4.3.1 进气系统设计

4.3.2 试验台架的总布置

4.4 试验方案与步骤

4.4.1 试验方案

4.4.2 试验步骤

4.5 本章小结

第五章 Ar/O2进气条件下燃烧过程和排放特性试验

5.1 引言

5.2 Ar/O2进气比例对燃烧过程的影晌

5.2.1 Ar/O2进气比例对缸内压力的影响

5.2.2 Ar/O2进气比例对缸内压力升高率的影响

5.2.3 Ar/O2进气比例对瞬时放热率的影响

5.2.4 Ar/O2进气比例对燃烧质量比的影响

5.3 Ar/O2进气比例对排放特性的影响

5.3.1 Ar/O2进气气比例对NOx排放的影响

5.3.2 Ar/O2进气比例对烟度排放的影响

5.3.2 Ar/O2进气比例对HC排放的影响

5.3.3 Ar/O2进气比例对CO排放的影响

5.3.4 Ar/O2进气比例对CO2排放的影响

5.4 负荷对燃烧过程的影响

5.4.1 负荷对缸内压力的影响

5.4.2 负荷对压力升高率的影响

5.4.3 负荷对瞬时放热率的影响

5.4.4 负荷对燃烧质量比的影响

5.5 负荷对排放特性的影响

5.5.1 负荷对烟度排放的影响

5.5.2 负荷对HC排放的影响

5.5.3 负荷对CO排放的影响

5.5.4 负荷对CO2排放的影响

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

随着节约能源和保护环境意识的加强,以及严格排放法规的要求,人们开始重视柴油机NOx和碳烟之间的trade-off问题。为了彻底解决这个问题,使柴油机排放达到日益严格的排放法规,本文对柴油机在Ar/O2进气条件下进行了探索性研究。首先对柴油机在不同比例Ar/O2进气条件下燃烧过程和排放特性进行数值模拟,再根据模拟结果设计实验方案,最后通过实验研究Ar/O2进气条件下柴油机燃烧过程和排放特性。具体工作如下:
  首先理论分析Ar/O2进气下的热效率和燃烧热化学。对Ar/O2混合气的比热比分析出,Ar/O2进气时发动机热效率高于常规进气时发动机热效率,且随着混合气中Ar比例的增加,热效率也不断增加。对燃烧热化学分析得出,Ar/O2进气比常规进气具有较高的实际气燃比、实际氧燃比和实际过量混合气系数。
  再利用AVLFire软件对ZS195柴油机进行数值模拟。Ar/O2进气条件下平均温度和平均压力都比常规进气条件下平均压力和平均温度高,且随着Ar/O2进气中Ar比例增加,平均温度和平均压力也越高。在0.21O2+0.79Ar进气条件下,随着喷油提前角的提前,平均压力和平均温度也越高。Ar/O2进气条件下NO、CO和CO2排放量,相对于常规进气条件下排放量要低,随着Ar/O2进气中O2比例的增加,NO、CO和CO2排放量也越低。
  最后通过台架试验研究不同比例Ar/O2进气和不同负荷对ZS195柴油机燃烧过程和排放特性的影响。Ar/O2进气条件下燃烧过程和排放特性,明显优于常规进气条件;0.3O2+0.7Ar进气条件下发动机动力性能最高,随着Ar/O2进气中O2比例的增加,发动机动力性能相对降低,发动机碳烟、HC和CO排放量也越低,且Ar/O2进气条件下柴油机基本无NOx排放。不同负荷时,0.21O2+0.79Ar进气条件下发动机燃烧过程和排放特性,都比常规进气条件下好;随着负荷的增加,0.21O2+0.79Ar进气条件下发动机动力性能越高,同时碳烟、HC和CO排放也相对提高。

著录项

  • 作者

    蒯家琛;

  • 作者单位

    合肥工业大学;

  • 授予单位 合肥工业大学;
  • 学科 车辆工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 左承基;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TK421.2;
  • 关键词

    柴油机; Ar/O2进气; 燃烧过程; 排放特性;

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