混合气分层方式对醇-汽油发动机燃烧和排放特性的影响

摘要

进气道喷射和缸内直喷的独立控制能适时地改变一个工作循环内醇类和汽油的喷油比例，改变不同工况下缸内混合气的分布形式。乙醇和正丁醇是有潜力的内燃机替代燃料。为了揭示乙醇/正丁醇和汽油在不同缸内混合气分层方式下的燃烧耦合关系及其对汽油机的燃烧与排放特性的影响，本文研究了由进气道喷乙醇或正丁醇形成预混醇混合气和缸内直喷汽油形成分层汽油混合气方和不同正丁醇-汽油混合气形成方式下汽油机的燃烧和排放特性。得出以下主要结论:
　　在转速为1500r/min，进气道喷射正丁醇-汽油直喷(Bu-G)混合气形成方式下汽油机的最佳点火提前角迟于仅采用直喷汽油(GDI)方式下的，但是在固定的循环供油能量下，Bu-G方式下高的正丁醇能量比例(BER)时，汽油机的燃烧稳定性好于GDI下的。随着BER的增加，汽油机的指示热效率逐步增加。
　　在转速为1500r/min和2000r/min，循环供油总能量为0.65kJ，过量空气系数为1.3时，正丁醇和汽油混合气形成方式对发动机指示效率的影响依赖于BER。当BER为22％时，在进气道喷汽油-直喷正丁醇(G-Bu)方式下汽油机的指示热效率高于Bu-G方式下的。而在BER为66％时，在Bu-G方式下汽油机的指示热效率高于G-Bu方式下的。而在2000r/min和低的BER时，G-Bu方式下汽油机有高的指示热效率。无论是在Bu-G方式还是在G-Bu方式下汽油机的指示热效率均高于GDI方式下。而且随着转速增加，汽油机的燃烧稳定性恶化。
　　在转速为1500r/min和2000r/min，循环供油总能量为0.65kJ，过量空气系数为1.1，BER为66％时，在进气道喷乙醇-直喷汽油(E-G)和Bu-G方式下，在直喷汽油压力一定时，在进气冲程中直喷汽油时汽油机的指示热效率和平均指示压力(IMEP)高于在压缩过程中直喷汽油下的。E-G和Bu-G方式下，汽油机的指示热效率，一氧化碳(CO)，碳氢化合物(HC)排放都好于GDI方式下的。
　　在转速为1500r/min，循环供油总能量为0.86kJ，过量空气系数为1.1，BER为66％时，进气道喷醇-直喷汽油方式下，提高直喷汽油压力能提高汽油机的指示热效率，并减小循环波动。直喷汽油时刻越早，汽油压力对汽油机的IMEP影响越小。

目录

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摘要

图清单

表清单

字母注释表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 乙醇／正丁醇-汽油混合燃料在PFI和GDI汽油机上的研究现状

1．2．1 乙醇-汽油混合燃料在汽油机上的研究现状

1．2．2 正丁醇-汽油混合燃料在汽油机上的研究现状

1．3 乙醇／正丁醇-汽油燃料在进气道和缸内直喷复合喷油汽油机上的研究现状

1．4 本课题研究内容和意义

第二章 发动机测试系统和试验方法

2．1 汽油机试验台架

2．2 进气道喷射系统的改造

2．3 测试仪器介绍

2．4 发动机数据采集系统

2．4．1 角标编码器

2．4．2 气缸压力和进气压力采集

2．4．3 信号干扰处理

2．4．4 排放数据采集

2．5 发动机控制系统

2．5．1 直喷控制系统

2．5．2 进气道喷射控制系统

2．6 发动机燃烧过程分析

2．7 试验方法与试验内容

2．8 本章小结

第三章 不同正丁醇-汽油混合气形成方式下汽油机燃烧特性研究

3．1 点火提前角对燃用正丁醇预混混合气汽油机燃烧特性的影响

3．2 空气稀释程度对燃用预混正丁醇混合气汽油机燃烧特性的影响

3．3 正丁醇能量比对燃用预混正丁醇混合气汽油机燃烧特性的影响

3．4 正丁醇和汽油在不同混合气形式方式下汽油机的燃烧特性

3．5 本章小结

第四章 直喷汽油策略对燃用预混醇混合气汽油机燃烧与排放特性的影响

4．1 汽油直喷时刻对燃用预混醇混合气汽油机燃烧与排放特性的影响

4．2 直喷汽油压力对E-G和Bu-G混合气形成方式下汽油机燃烧特性的影响

4．3 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢