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汽油机使用甲醇汽油混合燃料的燃烧和排放仿真及试验研究
| 论文题名： | 汽油机使用甲醇汽油混合燃料的燃烧和排放仿真及试验研究 |
| 关键词： | 甲醇汽油;混合燃;汽油机;排放仿真 |
| 摘要： | 甲醇汽油混合燃料作为发动机代用燃料，虽然可以缓解我国目前石油资源短缺问题，但甲醇组分的加入使得非常规排放污染物大大提升，其危害程度不容忽视。本课题研究基于国家自然科学基金项目——“汽油机燃用醇类汽油混合燃料时非常规排放污染物生成机理及控制优化研究”，目标在于通过数值仿真及台架试验，研究汽油机直接燃用不同比例甲醇汽油混合燃料时的动力性、经济性及排放特性，并通过改动汽油机参数对其进行优化。 首先，在发动机未做任何改动的情况下，进行不同比例甲醇汽油混合燃料的发动机台架试验。采用AVL-FTIR傅里叶变换红外光谱仪测量其排放成分。结果表明:随着甲醇掺混比例的增加，发动机动力性下降，实际油耗增加，常规排放降低;甲醛和未燃甲醇排放随着掺甲醇比例的增加而增加，而芳香族碳氢（AHC）相反，随着甲醇比例的增加而降低，未燃甲醇、乙醇及AHC排放随着负荷的增加而变化较小，而甲醛排放随着负荷的增加先减小而后增加;另外，催化器对甲醛排放的催化转化效率受掺混比例影响较大，M30以下的催化转化效率较高，在85％以上，而M50以上甲醛排放的催化转化效率较低，最低点在40％以下，且受工况影响明显，随转速、转矩的增加而增加;而对于未燃甲醇、乙醇及AHC排放，催化器都能起到较好的催化转化作用。 其次，对甲醇和异辛烷的化学反应机理分别进行简化，在此基础上构建甲醇汽油的简化化学反应机理，并利用Boost和Chemkin软件耦合模拟计算，搭建汽油机掺甲醇的仿真模型，并基于试验数据对模型进行了验证。利用所搭建的发动机模型，进行M50与M0（纯汽油）在同一工况点2000r/min、节气门全开下不改动控制参数情况下的燃烧仿真对比，仿真结果表明，汽油机使用M50燃料时，输出功率较M0下降了约14％。另外，通过提高压缩比、调整点火提前角来对汽油机燃用M50甲醇汽油进行仿真优化，结果表明，M50在2000r/min、节气门全开下，增大压缩比可以提高发动机输出功率，同时降低CO排放，但NOx、HC、及甲醛排放增加;调整适当的点火提前角可以在增大发动机功率的同时减少CO排放量，但NOx、HC及甲醛排放会随之上升。 |
| 作者： | 刘若飞 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 吴锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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