学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于OKP技术汽油HCCI发动机燃烧特性及负荷拓展的试验研究

作　者: 张旭洲
导　师: 黄震
学　校: 上海交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 均质充量压缩燃烧(HCCI) 优化动机技术(OKP) 循环变动模式切换负荷拓展
分类号: TK401
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

面对能源形势和环境保护的双重挑战,提高发动机热效率和降低排放已经成为一条主要的应对途径。均质充量压缩燃烧(HCCI)作为可能替代传统燃烧模式的第三种发动机清洁高效燃烧模式表现出了极大的潜力。但是HCCI也面临着自身的挑战,即着火相位控制和负荷拓展问题,其中优化动力技术(OKP)作为一种实现汽油发动机HCCI燃烧的技术手段,在这两个方面体现出了一定的优势。因此,基于OKP技术对汽油HCCI发动机的燃烧特性和负荷拓展进行了试验研究。基于OKP技术原理,对一台商用1.5L四缸汽油发动机进行了改造,同时完成了试验台架其它系统的设计和搭建,实现了稳定的汽油HCCI燃烧。为了研究汽油HCCI的燃烧特性,统计分析了在不同SI-HCCI切换点、SI和HCCI模式相同负荷下缸内和缸间的循环变动特点,同时分析了限制HCCI向大负荷拓展的限制条件和解决方式。结果表明:在1400rpm时,切换点负荷适当的增大可以使切换后HCCI燃烧更为平稳;同样负荷下HCCI各燃烧参数的循环变动显著小于SI的,平均指示压力(IMEP)缸内循环变动小于2.5%,缸间循环变动小于3%;HCCI模式时,各缸之间的燃烧存在着规律性的差异。探索了基于纯OKP技术时HCCI燃烧的负荷范围,讨论了表征HCCI负荷上边界和下边界的参数。考察了废气再循环(EGR)和增压(Boost)对发动机HCCI燃烧特性的影响。试验表明:单独增大EGR率,燃烧相位推迟,燃烧持续期延长,而CO和HC的排放随着EGR率的增加显著增加;而在空燃比基本不变的情况下,单独提高进气压力,燃烧相位提前,燃烧持续期缩短,CO和HC的排放随着增压压力提高有所较小。EGR和增压时NOx排放均处于较低水平。结合EGR和增压对HCCI负荷范围进行了拓展,结果表明HCCI负荷向低负荷和高负荷均得到了拓展,某些转速下已经达到了原机相应负荷的60%左右,燃烧效率远高于汽油发动机,有效燃油消耗率最低达到了230g/kW.h,NOx排放基本上处于极低的水平(<60ppm),CO和HC的排放有所升高。最后分析了负荷拓展后燃烧参数的分布情况,发现如果提高发动机的强度可以进一步拓展HCCI的负荷范围。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-34
  1.1 背景  10-13
  1.2 汽油HCCI 燃烧及OKP 技术  13-21
    1.2.1 HCCI 燃烧模式的特点  13-15
    1.2.2 汽油HCCI 燃烧的实现  15-16
    1.2.3 汽油HCCI 燃烧产业化面临的技术挑战  16-17
    1.2.4 优化动力技术（OKP）  17-21
  1.3 汽油HCCI 燃烧的研究进展  21-31
    1.3.1 汽油HCCI 着火、燃烧相位控制的研究进展  22-25
    1.3.2 拓展汽油HCCI 发动机负荷范围的研究进展  25-27
    1.3.3 SI-HCCI 快速、平稳切换的研究进展  27-31
  1.4 本文的研究思路  31-34
    1.4.1 本文的意义  31-32
    1.4.2 研究内容  32-34
第二章发动机台架试验装置  34-47
  2.1 NSE1.5 四缸汽油机台架试验装置  34-42
    2.1.1 NSE1.5SVCT 试验汽油机  35-36
    2.1.2 基于OKP 技术对发动机的改造  36-37
    2.1.3 NSE1.5 发动机控制系统（ECU）  37-40
    2.1.4 发动机进排气及测试系统  40-42
  2.2 数据计算及采集系统  42-46
    2.2.1 燃烧参数的计算  42-44
    2.2.2 数据在线采集软件（DATA_RECORD）  44-46
  2.3 本章小结  46-47
第三章 HCCI 发动机燃烧特性的试验研究  47-60
  3.1 多缸汽油HCCI 燃烧模式的实现  47-50
    3.1.1 基于OKP 技术实现HCCI 燃烧模式的边界条件  47-48
    3.1.2 切换过程及不同工况点对SI-HCCI 切换稳定性影响的试验研究  48-50
  3.2 多缸SI 和HCCI 模式燃烧稳定性性的对比试验研究  50-57
    3.2.1 两种模式下与压力有关参数缸内稳定性的对比试验  51-53
    3.2.2 两种模式下与放热率有关参数缸内稳定性的对比试验  53-56
    3.2.3 两种模式下缸间相关参数稳定性的对比试验  56-57
  3.3 四缸各燃烧参数随负荷的变化规律  57-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 HCCI 发动机负荷拓展的试验研究  60-81
  4.1 纯OKP 策略时发动机负荷范围  60-65
    4.1.1 汽油HCCI 发动机可实现的负荷范围  60-61
    4.1.2 限制HCCI 发动机负荷拓展的因素  61-65
  4.2 EGR 对HCCI 燃烧的影响  65-69
    4.2.1 EGR 对燃烧的影响  66-68
    4.2.2 EGR 对排放的影响  68-69
  4.3 增压对HCCI 燃烧的影响  69-73
    4.3.1 增压对燃烧的影响  70-72
    4.3.2 增压对排放的影响  72-73
  4.4 EGR 结合增压拓展HCCI 发动机负荷范围的试验  73-79
    4.4.1 拓展HCCI 负荷范围的潜力  74-75
    4.4.2 负荷拓展过程中燃烧参数的分布规律  75-79
  4.5 本章小结  79-81
第五章全文总结及展望  81-84
  5.1 主要结论  81-83
  5.2 研究展望  83-84
参考文献  84-90
致谢  90-91
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  91-93

基于OKP技术汽油HCCI发动机燃烧特性及负荷拓展的试验研究

内容摘要

全文目录

相似论文