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MPI+GDI发动机稀薄燃烧性能研究
| 论文题名： | MPI+GDI发动机稀薄燃烧性能研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;甲醇进气道喷射;汽油缸内喷射;稀薄燃烧;排放特性 |
| 摘要： | 提高内燃机热效率和减少排放，实现内燃机的清洁、高效燃烧是业界关注的焦点。甲醇性能优良，是公认的汽车替代燃料。本文基于一台缸内直喷光学发动机，加装进气道喷射系统，形成甲醇进气道喷射和汽油缸内喷射（MPI+GDI）的复合喷射系统，建立仿真模型并进行缸压和喷雾试验验证，研究稀薄燃烧在分层和均质两种条件下的燃烧和排放特性。结果表明： （1）在分层稀燃模式下，①过量空气系数越大，火焰传播越慢，放热率和缸内压力峰值降低且出现时刻推迟，最佳点火正时区间前移，指示热效率增大，M90燃料过量空气系数1.5时达41.98%；排放方面，CO和NOx排放减少，未燃碳氢化合物（THC）排放先降后升，过量空气系数1.4时排放相对较好。②甲醇替代比增加，火焰传播速度加快，燃烧重心前移，缸内压力峰值升高且提前，最佳点火正时区间推迟，M80燃料和M90差别较小，掺烧甲醇显著拓展了MPI+GDI双燃料发动机的稀燃极限；排放方面，CO和碳烟排放减少，NOx排放增加，THC排放先降后升。③转速增加，缸内燃烧先改善后恶化，1600r/min时燃烧最好，湍动能增加促进分层混合气形成，但湍动能过高，气流对火焰传播产生吹熄作用，减缓火核扩散。M80燃料下，增大点火能量有助于提升缸压，但是点火能量并非越高越好，当点火能量大于0.2J时，影响甚微。 （2）在均质稀燃模式下，①甲醇替代比增加，燃烧重心前移，缸内压力峰值和放热率峰值均变大，甲醇替代比高于80%，差别较小；排放方面，CO和碳烟排放减少，NOx排放增加，甲醇替代比大于80%时NOx排放相近，THC、甲醛和甲醇呈上升趋势。②过量空气系数增加，放热率和缸压峰值降低，燃烧重心后移，燃烧等容度变差。 综合可见，对于MPI+GDI发动机，甲醇替代比较低时，均质稀燃比分层稀薄燃烧情况好；甲醇替代比增加，分层稀燃情况改善。均质稀燃排放优势在CO和碳烟，分层稀燃排放优势在NOx，对于THC排放，低过量空气系数均质稀燃较好，高过量空气系数分层稀燃较好。 |
| 作者： | 韩荣 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 蒋炎坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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