文档介绍：天津大学
硕士学位论文
进气富氧对增压柴油机燃烧与排放影响的试验与计算研究
姓名:张祚
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:舒歌群
20090601
1
2
摘要研究表明:在氧气体积百分数%%的范围内,随着进气氧浓度的增加,柴关键词:进气富氧增压柴油机燃烧过程排放在柴油机上应用进气富氧技术不但可以显著降低碳烟的排放,而且还能够提高燃烧热效率、增加发动机功率密度。为此,国内外研究人员对柴油机富氧燃烧技术和理论进行了积极的探索。本文采取台架试验与模拟计算相结合的研究方法对进气富氧技术与增压技术的联合应用开展研究,探索进气富氧对增压柴油机燃烧与排放的影响规律,对进气富氧技术的发展与完善具有重要意义。在增压中冷柴油机上应用自行设计的氧气供给系统,进行进气中氧气体积百分数分别为%、%、%、%的富氧燃烧试验。研究发现:在氧气体积百分数サ姆段冢孀沤跖ǘ鹊脑黾樱裼突谋扔秃穆杂邢陆担最大输出功率增加,碳烟排放大幅减少,但欧畔灾黾印6捎眉跣」油提前角的措施可以实现在有效减少碳烟排放的同时抑制。增长的效果。通过测量缸内压力、高压油管压力以及其它运行参数,获取滞燃期、压力升高率、燃烧放热规律等燃烧过程信息,分析探讨了进气富氧对燃烧过程的影响。油机的着火滞燃期明显缩短,着火始点和放热始点前移,缸内最高燃烧压力增大,最大压力升高率和预混放热峰值有先增加后减小的趋势,预混燃烧期缩短,扩散燃烧期放热峰值增大。这是因为进气中氧浓度的增加有助于加快燃油分子的先期氧化反应,加快着火前的化学准备过程,进而缩短滞燃期。而着火的化学准备、预混燃烧速率、滞燃期内喷油量这三方面的因素共同影响着最大压力升高率和预混放热峰值。,对增压柴油机进气富氧燃烧的工作过程进行了模拟计算,获得了缸内压力、缸内气体平均温度、瞬时放热率等燃烧过程参数,进一步从理论上探讨了进气富氧对燃烧过程的影响,并对碳烟、纳衫进行了分析。结果表明,在氧气体积百分数痮サ姆段冢孀沤跖度的增加,最高燃烧压力和最高燃烧温度不断增大,预混燃烧放热峰值变化不明显,扩散燃烧放热峰值增大,碳烟和的排放量有所降低,但、排放量显著增加。另外,随着进气氧浓度的增大,燃烧过程中生成峰值反而增大,但最终排放量减小。。生成量在着火后。内达到最大值,之后一直保持不变。
3
琲琲—%、%、%、%.產瓵.‘,:琭琺琤甋,,瑂,琧....瑃,猳
4
.甌篛,甀,%瓹,.—一琲瓵:,琺瑂琣珻琤,珽
5
么学位论文作者签名:涨祚学位论文作者签名:矢群年翵独创性声明学位论文版权使用授权书醕晔拢【或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:日
6
第一章绪论弟一早瑁化引言提出富氧燃烧技术的内燃机燃烧学依据由于内燃机热效率高、结构简单、比质量轻、移动方便,因而被广泛应用于交通运输、农业机械、工程机械和发电等领域。随着能源短缺与环境污染方面的压力,人们除了关心内燃机的工作可靠性、制造成本低等共性要求外,还特别强调降低内燃机燃料的消耗以适应可持续发展的要求,同时提出了越来越严格的环保要求。愈加严峻的能源与环境形势,向内燃机工作者提出了挑战。由于内燃机燃烧性能的好坏是直接影响内燃机的能耗、性能和排放的重要因素,国内外许多专家、学者对内燃机的燃烧机理进行了大量的研究,提出了各种优化燃烧过程的技术措施,推动了内燃机技术的发展。在这些技术路线中,富氧燃烧无疑是比较具有潜力的一项技术。在柴油机上应用进气富氧燃烧技术不但可以显著降低碳烟的排放,而且还能提高燃烧热效率、增加发动机功率密度。所以,富氧燃烧技术越来越受到重视。内燃机因其所用的燃料不同分为汽油机和柴油机。由于燃料性质的不同使得汽油机与柴油机在结构、压缩比以及燃料着火方式等方面有一定差异,使它们的燃烧过程也略有不同。下面以柴油机为例,对内燃机燃烧过程各个阶段的特点作简单描述和分析。柴油机的燃烧过程可分为滞燃期、急燃期、缓燃期和后燃期四个阶段‘。腿计滞燃期是从燃料进入气缸到开始着火的一段时期。在这一阶段中,燃料要完成从热空气中吸收热量、提高温度、与空气混合成为可燃混合气等物理准备过程;然后还要进行