稀燃天然气发动机的燃烧系统及其工作过程研究

【摘要】：资源短缺、环境污染已经是当今世界面临的巨大难题。天然气产业经过近30年的发展,已经趋于成熟,天然气将是汽车替代燃料中最有前景的能源。国外天然气汽车已经处于高速发展中,但是对天然气发动机的燃烧控制技术的研究还比较少,特别是中国的天然气汽车行业还处于起步阶段。本文主要进行了玉柴某重型天然气发动机燃烧系统优化研究以及控制系统的优化研究等。 文章介绍了天然气作为替代能源的前景和发展优势,重点介绍了目前国内外天然气发动机控制技术的主要优势和缺点,确定了本文的研究方向。 基于对发动机燃烧系统的试验研究,分析了影响发动机运行的限制区域。通过高频缸压传感器采集的缸内压力信号和HC排放仪采集的HC排放,使用平均有效压力的循环变动系数和HC排放作为稀燃失火判据,研究了各个工况下,发动机各运行参数对发动机爆震、失火、增压器效率、排气温度等限制因素的影响。为了拓宽发动机运行区域,对发动机燃烧系统的结构、发动机的运行参数标定以及控制策略都进行了优化。 提出了最小点火能量的概念,使用最小点火能量的方法对燃烧系统进行优化实验,通过试验找到了最佳燃烧方案。 通过对最优燃烧方案的发动机运行参数的研究,找到了控制发动机燃烧特性的特征参数。通过对各特征参数的分析,得出了影响发动机动力性、经济性、排放性能的影响因素。 稀燃天然气发动机控制策略的验证试验结果表明,开发的天然气发动机控制策略和优化的方案是可行和有效的。 【关键词】：天然气发动机 最小点火能量 稀燃 燃烧系统 控制策略
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK433
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景和意义10-12
• 1.2 天然气发动机技术发展概述12-16
• 1.3 电控天然气发动机排放控制技术路线16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 稀燃天然气发动机的研究方法及试验系统18-23
• 2.1 稀燃天然气发动机的试验目的、方法18
• 2.2 稀燃天然气发动机的试验系统18-21
• 2.2.1 发动机技术参数18-19
• 2.2.2 试验装置19-20
• 2.2.3 试验主要设备和仪器20-21
• 2.3 试验方案21-23
• 第三章 稀燃天然气发动机燃烧系统的优化23-34
• 3.1 燃烧室对稀燃天然气发动机燃烧系统的影响23-29
• 3.1.1 活塞燃烧室结构对爆震的影响25-26
• 3.1.2 活塞燃烧室结构对稀燃极限的影响26-27
• 3.1.3 活塞燃烧室结构对发动机经济性的影响27-28
• 3.1.4 活塞燃烧室结构对发动机NO.排放的影响28-29
• 3.2 配气机构对稀燃天然气发动机燃烧系统的影响29-32
• 3.3 发动机缸盖底板结构对稀燃天然气燃烧系统的影响32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 运行参数对稀燃天然气发动机工作过程的影响研究34-49
• 4.1 运行参数对稀燃天然气发动机工作过程的影响分析35-41
• 4.1.1 过量空气系数对发动机工作过程的影响35-40
• 4.1.2 点火提前角与发动机工作过程的关系40-41
• 4.2 运行参数对天然气发动机燃烧极限的分析41-45
• 4.3 运行参数对天然气发动机点火能量的分析45-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 稀燃天然气发动机控制策略49-64
• 5.1 空气管理系统51-55
• 5.1.1 空气流量部分51-52
• 5.1.2 增压压力控制52
• 5.1.3 电子节气门控制52-55
• 5.2 燃料控制系统55-56
• 5.3 点火控制系统56-58
• 5.4 瞬态补偿系统58-60
• 5.4.1 充气效率瞬态补偿58-59
• 5.4.2 燃料瞬态补偿59-60
• 5.5 超速保护60-61
• 5.6 故障失效处理61-62
• 5.7 本章小结62-64
• 第六章 全文总结及工作展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文71

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