徐冠鹏[1]2004年在《增氧剂对电喷汽油机性能及排放的影响》文中指出甲基叔丁基醚（Methyl Tertiary Butyl Ether，MTBE）是一种应用较广泛的汽油增氧剂，它可以有效地提高汽油辛烷值，增加汽油的含氧量，减少汽油机污染物排放。但是，近几年，因其对人体及环境的负面影响，在美国有被禁用的趋势，因此，有必要寻找甲基叔丁基醚的替代品。乙醇（Ethanol Anhydrous，EA）和碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate，DMC）是性能优良的含氧燃料，在汽油机上开展这几种增氧剂的研究和评价，对于今后推广使用新一代增氧剂具有重要意义。本文在HL495IQ电控燃油喷射汽油机上研究了这叁种汽油增氧剂对发动机性能和排放的影响规律。试验以90#无铅汽油为基础油，配制了MTBE含量为5%、10%、15%、20%v/v四种比例的混合燃料（简记为M5、M10、M15、M20）；乙醇/汽油的调配参照MTBE/汽油混合燃料中的氧含量，配制出相应氧含量的乙醇/汽油混合燃料（记为E5、E10、E15、E20），DMC/汽油混合燃料的调配与此相同（以D5、D10、D15、D20表示）。试验结果表明，在发动机燃油和燃烧系统不作变动的情况下，汽油机掺烧叁种增氧剂后，动力性有所降低。汽油机燃用增氧剂添加量较小的M5、E5和D5组燃油时，比油耗与燃用基础油时相比基本没有变化，但随着增氧剂掺烧比例的增加，比油耗上升。在这叁种类型的混合燃料中，汽油机掺烧DMC时动力性下降幅度相对较大。对电喷汽油机常规排放成分测量分析表明，汽油机掺烧叁种增氧剂后，CO排放改善效果不明显，而THC和NOx排放量会有不同程度的降低。叁效催化转化器对CO和THC转化效率达到90%以上，而对NOx的转化效率相对低一些。采用气相色谱法检测发动机排气中的甲醛、乙醛、苯等非常规排放物成分。首先确定了这几种成分在FFAP和HP-5毛细管柱上的最佳色谱分离条件，然后根据得到的测试条件对发动机排气进行了检测，通过分析检测到的大量试验数据，验证了该检测方法的可靠性，为实现发动机非常规排放物的快速检测奠定了基础。检测结果表明，汽油机掺烧叁种增氧剂后，催化前苯的排放有所降低，其中燃用E20和M20时，排气中苯含量分别降低约40%和50%。汽油机掺烧乙醇对甲醛排放也有改善作用，相反，掺烧MTBE和DMC时却使排气中甲醛浓度增加。对于乙醛，随着汽油机掺烧叁种增氧剂比例的增加，排气中的乙醛浓度也相应增加。汽油机掺烧叁种增氧剂后，排气中都能检测到相应的未燃增氧剂成分。叁效催化转化器对苯、甲醛和DMC 的转化效率较高，其中苯的转化效率约为70%，而催化后未检测出甲醛和DMC；催化器对乙醛、乙醇和MTBE 的转化效率相对较低。
叶年业[2]2008年在《E10含水乙醇汽油燃料的应用技术研究与开发》文中指出能源的匮乏、环境的恶化已经成为世界的两大难题,而汽车发动机的发展与上述两个问题密切相关,汽车使用代用燃料成为当今世界的热门话题。在汽油机上进行含水乙醇/汽油混合燃料的研究工作,使发动机在性能和排放等获得改善,将是缓解上述问题的有效途径之一。本课题首先对乙醇汽油混合燃料的理化性质以及对汽油机运用乙醇汽油混合燃料所出现的问题进行归纳与总结,明确本课题研究工作的重点和需要解决的问题。在E10含水乙醇汽油(乙醇的浓度为95%)稳定性方面,做了大量的研究和实验工作,明确了温度、含水量以及乙醇含量对混合燃料稳定性的影响,根据其分层机理运用化学方法和生产工艺,得到合适的乳化剂。并根据不同的含水量、不同的乙醇含量,运用所选的乳化剂,获得分离温度。实验结果表明,E10含水乙醇汽油在常温下一个月不出现分层。这为含水乙醇汽油的运用和推广奠定了基础。在汽油机的台架实验中以奇瑞公司的SQR481F电喷汽油机为研究对象,进行了燃用E10含水乙醇汽油混合燃料与原机的对比试验研究。实验结果表明,燃用E10含水乙醇汽油混合燃料的动力性方面略低于原机,变化不大;在负荷特性的经济性方面,有效燃油消耗率均比原机高,以热值计的当量燃油消耗率比原机低;在催化器前的排放方面,燃用E10含水乙醇汽油时CO在中小负荷范围内变化基本相同,并且比原机低,在大负荷时改善效果较为明显。在HC排放中,整个负荷范围内都获得了改善,改善效果可达15%左右。NOx排放在中、小负荷时改善效果比较明显,在大负荷时变化不大。而在怠速时,CO、HC和NOx均获得改善,但效果不太明显。在汽油机的非常规排放中乙醇、乙醛排放增多,甲醇的排放和原机相差不大。其排放产物在催化器的转化效率均与发动机转速和负荷有关,均获得改善,非常规排放经催化器后其体积排放仅为百万分之几,大部分工况下可实现零排放。在整个试验过程中发动机的运行适应性比较好。在总结归纳不同乙醇比例下的含水乙醇汽油的理化特性的基础上,根据实验结果,运用灰色理论,对不同乙醇掺比下发动机燃烧功效进行了关联度分析,获得关联因素对燃烧功效的关联度。根据结果分析表明,获得的关联度与燃料性质和燃烧理论相吻合。
顾洁[3]2003年在《汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的模型及试验研究》文中指出随着地球大气污染的日益严重、人类生存环境的恶化，以及石油资源的日益匮乏，人们对城市大气主要污染源的机动车提出了新的要求，即降低机动车的有害排放，并积极研究机动车的代用燃料。 本文主要通过建立燃烧产物浓度模型，对乙醇汽油混合燃料的排放进行预测研究，尤其是对汽油中混合含水乙醇的模型预测研究。我们结合汽油机掺烧纯乙醇和含水乙醇的实验，对代用燃料乙醇的相关性能进行研究的同时，验证该模型的正确性。 试验中，我们对汽油机燃用纯汽油和E10、E15、E10W、E15W四种不同比例成分乙醇汽油的扭矩、功率、油耗、排气温度、排放等各项性能进行了测试，并与燃用纯汽油相比较。试验结果显示，发动机燃用混和燃料后依然保持较好的动力性，发动机的能耗率比燃用纯汽油明显降低；发动机的CO排放要明显好于燃用纯汽油时的CO排放，HC排放相仿，但NO的排放却较燃用纯汽油时严重。 本课题建立了一个基于化学热力学平衡方程的燃烧产物浓度预测模型。利用Matlab软件建立模型并求解，对各种燃烧产物浓度进行预测计算，并将模型结果和试验结果进行了对比分析。模型结果与试验结果对比分析显示：预测的燃烧产物浓度变化趋势与试验结果基本一致，但存在一定的数值差异。可见该模型对燃烧产物浓度变化具有定性的预测功效而不能达到定量预测的精度。原因之一是本模型未考虑诸多对排放具有显着影响的物理过程，如缝隙效应、壁面激冷淬熄效应等，其次说明发动机的缸内的过程并不全是平衡过程，许多排放物的生成受化学反应速度，即化学动力学的控制。为了使模型具有更大的实际应用价值，除了必须增加对燃烧过程中的物理过程的详细描述外，所建立的模型还必须是化学动力学模型。
孙姣[4]2015年在《GDI汽油机燃用含水乙醇汽油的燃烧与排放特性研究》文中研究表明化石能源日益紧缺,排放法规日益严格,人类不得不寻找可再生能源替代化石能源。乙醇作为一种常见的代用燃料,来源广泛,辛烷值较高,具有很好的抗爆性,适合在汽油机上使用。用无水乙醇替代化石能源,能够提高汽油机压缩比,增加其热效率,本文采用含水乙醇部分替代汽油,其生产过程比无水乙醇生产过程缩减了脱水环节,减少了能耗,极大地降低了生产成本。缸内直喷(GDI)汽油机具有冷起动性能良好、油耗低、响应速度快等特点,能够实现稀薄燃烧、分层燃烧等燃烧模式。论文针对GDI汽油机燃用含水乙醇汽油排放特性相关基础问题,开展了汽油、E10W和E20W燃料的燃烧及排放特性研究,通过调节过量空气系数、点火定时、喷油时刻等来考察发动机控制参数对GDI汽油机燃用含水乙醇汽油的影响规律；同时,构建了乙醇汽油化学模型,探讨了含水乙醇汽油燃料排放特性,为降低其排放提供理论依据。研究了GDI汽油机在中小转速各负荷工况下的燃烧与排放情况,讨论了不同控制参数下GDI汽油机燃用含水乙醇汽油的排放特性。研究结果表明,过量空气系数减小,缸内最高爆发压力、燃烧放热率峰值以及缸内最高燃烧温度升高,燃烧速率变快,CO、THC和排气中聚集态颗粒物和颗粒物排放总量逐渐增大。点火提前角增大,缸内压力峰值和压力升高率逐渐降低。随着发动机喷油时刻提前,瞬时放热率、缸内压力和压力升高率峰值增大；每种燃料都存在最佳喷油时刻来降低的CO、THC、NOX和颗粒物的排放量,排放量最低点受平均有效压力影响较大。为节省乙醇汽油机理与CFD软件耦合工作时间,本文基于敏感性分析方法,对正庚烷、异辛烷和乙醇做了高温和低温敏感性分析,对甲苯以及甲苯前驱物做了物质敏感性分析,并通过反应路径分析,将敏感性系数较高以及对主要物质产生和消耗起重要作用的物质和化学反应方程保留,构造了具有134种物质和315种反应的简化化学动力学模型。修正相应的指前因子,并验证正庚烷、异辛烷、乙醇、甲苯和4组分燃料的着火延迟期,由结果得出,简化机理对着火延迟期具有较好的预测能力。
冯伟斌[5]2011年在《乙醇汽油内燃机燃料供给控制仿真与实验》文中指出石油资源的短缺和环境污染的加剧,使得世界各国都在寻找新的汽车代用燃料。而乙醇凭借其可再生性和燃烧清洁性,已成为国内外汽车代用燃料的研究重点之一。但是乙醇的燃料性质与石油燃料有较大的差异,从而使得乙醇与汽油(或柴油)构成混合燃料在汽车发动机上应用时会存在相分离和冷启动困难等难题。为了解决以上难题,本文就乙醇汽油混合燃料进行了基本燃料性质和发动机应用技术的研究。本文依据内燃机特有工作循环规律,以内燃机气缸内部气体守恒和传热规律为基础,把缸内与气缸壁作为一个系统来考虑,忽略了气缸壁与外界之间的换热,以及润滑油带走的热量,只考虑燃烧室壁与气缸内工质之间的热交换,建立了从燃料量输入到平均压力输出的传递函数,得到以循环平均压力为输出的发动机离散模型。从提高混合燃料发动机动力性出发,深入研究了模糊控制算法的原理和模糊控制器的设计方法,并设计了内燃机燃料供给系统的自整定模糊PID控制器;随后应用MATLAB软件对PID控制下和模糊PID控制下的系统进行了仿真,对仿真结果进行了分析比较。在GT-Power软件上建立了一个内燃机一维工作过程模型,该模型可模拟以乙醇汽油作为燃料的发动机工作过程。模型的燃油供给部分与simulink进行耦合,并由之前设计的模糊PID系统控制喷油动作,以实现燃油供给的目的。在发动机燃料供给控制系统仿真的基础上,搭建实验测试分析平台,对使用乙醇汽油混合燃料的单缸内燃机的动力性,燃油经济性分别进行测试,验证燃油控制系统的合理性以及GT-Power仿真模型的正确性。
杨竞[6]2015年在《EGR氛围下异丁醇对直喷汽油机燃烧和排放特性的影响》文中研究指明异丁醇的辛烷值高,低热值也接近汽油,是一种颇具前景的汽油替代燃料。通过结合废气再循环(EGR),直喷汽油机部分负荷的泵气损失可降低,从而进一步提高有效热效率。本文在一台1.8L增压直喷汽油机上开展了EGR氛围下异丁醇对直喷汽油机燃烧和排放特性影响的试验研究。结果表明:随着异丁醇掺混比例增大,缸压、放热率和缸内平均温度的峰值均降低。异丁醇/汽油混合燃料可降低直喷汽油机的CO、THC和NOx排放,其中,CO和NOx排放随异丁醇掺混比例的增大而减少,THC则呈现出先减少后增加的趋势。1,3-丁二烯的变化趋势与THC基本相同,甲醛、乙醛、甲烷等排放则随着异丁醇掺混比例的增大而增加。接下来对异丁醇的燃烧和排放特性与其同分异构体(比如正丁醇、仲丁醇、叔丁醇)进行了全面的对比。结果表明:正丁醇、异丁醇和仲丁醇均可提高直喷汽油机的有效热效率,而叔丁醇会使有效热效率降低。四种丁醇/汽油混合燃料均可降低直喷汽油机的CO和THC排放,其中,叔丁醇/汽油的CO排放较高,仲丁醇/汽油产生较多的THC排放。正丁醇/汽油会导致NOx排放增加。非常规排放方面,正丁醇/汽油和异丁醇/汽油的甲醛、乙醛排放较高,1,3-丁二烯和甲烷排放较少,仲丁醇/汽油和叔丁醇/汽油则与之相反。异丁醇和乙醇都会使火焰发展期延长。乙醇可以缩短快速燃烧期,有利于EGR氛围下的火焰传播,但会导致燃烧温度升高。异丁醇对快速燃烧期的影响不明显,但能够降低燃烧温度,减少传热损失,提高有效热效率。部分负荷时,EGR结合异丁醇可以实现更低的燃油消耗。乙醇会导致NOX排放增加,异丁醇在降低CO和THC排放的同时,还可以在EGR的基础上进一步降低NOX排放。EGR率的增加与异丁醇掺混比例的增大均可降低直喷汽油机的颗粒物数量排放,且异丁醇降低颗粒排放的效果更显着,负荷增大后,各燃料的积聚态颗粒物所占比重均增大。丁醇同分异构体均可降低直喷汽油机的颗粒物数量排放,叔丁醇/汽油生成的颗粒物数量浓度相对较高,异丁醇/汽油的颗粒物数量浓度排放最低。相同掺混比和EGR率下,异丁醇/汽油的颗粒物数量浓度均低于乙醇汽油,说明在颗粒物数浓度排放控制方面,异丁醇比乙醇更有优势。
孙杰[7]2010年在《汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的仿真研究》文中指出目前,节能和减排是车用发动机技术发展的两大方向。清洁代用燃料在内燃机中的推广应用可以有效缓解石油资源紧缺的压力,且能减少有害的排放。作为一种非常有前景的清洁代用燃料,乙醇或乙醇汽油混合燃料对内燃机燃烧过程的性能影响的研究一直是国内外研究的热点之一,受到研究部门和产业界的广泛关注。本文针对电控进气道燃油喷射多缸汽油机,建立了准维模型,对汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的工作过程进行了仿真研究。通过台架试验验证了模型的精度,深入研究了掺醇比例对发动机动力性和经济性的影响。研究结果表明,在按化学计量空燃比工作的工况下,燃用乙醇汽油混合燃料可提高发动机充量系数,输出扭矩和功率相较燃用93号汽油略有增加,但因混合燃料热值较低,发动机有效燃油消耗率增加。由于乙醇是一种高辛烷值的含氧燃料,燃用乙醇汽油时汽油机可在较高的压缩比下工作,本文在以上研究工作的基础上,对燃用乙醇汽油混合燃料时的发动机配气正时、压缩比、点火提前角等结构参数和运行参数进行了优化,以充分发挥乙醇汽油的优点,优化发动机的动力性和经济性。
胡江, 颜文胜, 刘立东, 徐亚飞, 王启峰[8]2007年在《汽油机燃用E10含水乙醇/汽油的试验研究》文中研究说明在高原地区开展了燃用含水乙醇/汽油混合燃料的试验研究。在汽油机上进行了纯汽油与掺比为10%含水乙醇(95%浓度)/汽油混合燃料的动力性、经济性和排放性能的对比试验。试验结果表明,E10混合燃料的稳定性良好;燃用E10含水乙醇/汽油混合燃料后,能保持发动机的原机动力性;在较低转速内,有效燃油消耗率有一定的上升,随着转速和负荷的提高,有效燃油消耗率的上升状况得到较好的改善;当量燃油消耗率明显低于原机水平;有效热效率得到不同程度的提高;怠速工况的CH和CO的排放有所改善。
姚栋伟[9]2010年在《汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究》文中研究说明随着全球汽车产量和保有量的逐年增加,能源短缺与环境污染问题日益加剧,而醇类燃料,尤其是掺醇汽油因其污染低、来源广,被认为是最具使用前景的代用燃料,因而受到了广泛关注。与普通汽油机类似,掺醇汽油机中,混合气空燃比仍旧是发动机管理系统核心控制内容之一,直接关系到整机动力性、经济性与排放水平。遗憾的是,由于进气系统充排气效应、燃油“湿壁”效应、空燃比控制回路时延等因素的存在,传统汽油机空燃比控制仍旧不够理想。此外,醇类组分加入引起的掺醇汽油理化特性,尤其是燃油蒸发特性的变化,又给掺醇汽油机空燃比控制带来了困难。本文围绕乙醇汽油空燃比控制主题,进行了一系列理论及试验研究,主要包括：乙醇汽油油膜蒸发特性研究：在深入分析与准确测定乙醇汽油相关基础物性基础上通过搭建Gilliland实物仿真试验平台,对不同掺混比例乙醇汽油液膜在空气流中的蒸发扩散特性及关键影响因素进行了研究,表明乙醇汽油液膜在进气管内空气流的蒸发扩散过程可用管内强制对流传质试验关联式描述。进气管空气动态特性建模：对进气管空气动态特性进行了深入分析,建立了进气管空气动态平均值模型,模型中通过引入转速修正项对节气门处空气质量流量进行了饱和非线性补偿。在此基础上,利用试验与仿真手段对进气管空气动态模型进行了参数辨识与模型验证。进气管燃油动态特性建模与分析：对进气管燃油动态及空燃比传输特性进行了深入分析,建立了燃油动态平均值模型。针对传统小偏差摄动法辨识油膜动态参数的不足,通过引入扩展卡尔曼滤波算法,构建了进气道燃油状态观测器,对典型掺混比例乙醇汽油油膜动态参数进行了离线高效估计。根据辨识结果分析了油膜动态参数随关键影响因素,尤其是掺混比例的变化规律,进而结合Gilliland试验结果,构建了油膜蒸发时间常数模型,在减少燃油动态模型辨识参数的同时,有效提高了模型精度。基于模型的空燃比控制策略研究：采用基于模型控制策略,给出了完整的乙醇汽油空燃比控制方案。为克服传统基于进气压力或流量传感器的进气流量测量方式不足,通过引入扩展卡尔曼滤波算法,建立了包含进气管空气动态模型的进气状态观测器,实现进气口空气流量的最优滤波估计。为消除进气道“湿壁”油膜对空燃比控制影响,基于已有进气管燃油动态模型设计了离散燃油动态补偿器,补偿器参数由油膜蒸发时间常数等相关模型预测给出。根据典型掺混比例乙醇汽油下喷油器燃油流量特性试验结果,给出了相应喷油器燃油修正策略。空燃比控制器实现及台架试验验证：针对吉利MR479Q汽油机设计开发了电控单元ECU及标定系统软硬件,其中ECU软件开发遵循AUTOSAR规范,标定系统主从机通信基于CCP协议。在典型掺混比例乙醇汽油下,对嵌有基于模型空燃比控制策略的电控单元ECU进行了台架试验验证。试验结果表明,所设计空燃比控制策略、算法对不同掺混比例乙醇汽油空燃比均具有较高的控制精度和效果,稳态工况控制偏差不超过化学计量空燃比的±2%,瞬态工况控制偏差稍大,但也基本维持在±4%以内,基本满足空燃比精确控制要求。本文通过理论及试验研究构建了准确完整的乙醇汽油机空燃比模型,并基于该模型设计了详细的空燃比控制策略和算法,较好地实现了乙醇汽油机空燃比的精确控制,为高掺混比例乙醇汽油发动机开发与性能预测奠定了理论基础。
徐凌[10]2012年在《乙醇汽油燃料轿车发动机管理系统研究开发》文中研究指明乙醇作为新型清洁燃料，符合中国可持续发展战略。本文以天津一汽生产的一款轿车为基础，研究了乙醇汽油（特别是E50、E90燃料）发动机的燃烧特性及优化策略，对发动机燃烧系统进行了建模和分析，开发了乙醇汽油汽车的发动机管理系统。同时对乙醇汽油燃料发动机的控制策略进行了研究，在乙醇汽油车非常规污染物排放测量及规律研究等方面取得了技术突破。（1）建立了科学、合理的乙醇汽油燃料发动机一维仿真模型，通过仿真计算，将模拟结果与试验结果的对比，对发动机模型进行了校正。（2）基于对乙醇汽油燃料发动机的燃烧特性，进行了压缩比、配气定时及点火提前角的优化。（3）对比分析了汽油与乙醇的物化特性，建立了乙醇汽油燃料发动机燃烧系统的叁维模型。（4）通过对乙醇汽油燃料发动机的性能优化，使得其在功率和热效率上达到了原型汽油机的水平。（5）对乙醇燃料发动机EMS进行了程序设计、功能模块设计，并进行了发动机控制策略研究。（6）掌握了不同燃料组成对发动机非常规污染物排放的影响规律。
参考文献：
[1]. 增氧剂对电喷汽油机性能及排放的影响[D]. 徐冠鹏. 天津大学. 2004
[2]. E10含水乙醇汽油燃料的应用技术研究与开发[D]. 叶年业. 昆明理工大学. 2008
[3]. 汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的模型及试验研究[D]. 顾洁. 浙江大学. 2003
[4]. GDI汽油机燃用含水乙醇汽油的燃烧与排放特性研究[D]. 孙姣. 海南大学. 2015
[5]. 乙醇汽油内燃机燃料供给控制仿真与实验[D]. 冯伟斌. 华南理工大学. 2011
[6]. EGR氛围下异丁醇对直喷汽油机燃烧和排放特性的影响[D]. 杨竞. 天津大学. 2015
[7]. 汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的仿真研究[D]. 孙杰. 浙江大学. 2010
[8]. 汽油机燃用E10含水乙醇/汽油的试验研究[J]. 胡江, 颜文胜, 刘立东, 徐亚飞, 王启峰. 内燃机与动力装置. 2007
[9]. 汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D]. 姚栋伟. 浙江大学. 2010
[10]. 乙醇汽油燃料轿车发动机管理系统研究开发[D]. 徐凌. 吉林大学. 2012