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摘 要
随着我国社会主义现代化建设事业的迅速发展和推进可持续发展战略的需要，对于社会上应用广泛，在国民经济建设和国防建设中具有十分重要作用的动力机械-内燃机，也提出了进一步提高性能，减少能源消耗和降低对环境的污染要求，而内燃机燃烧性能的好坏是直接影响内燃机的能耗性能和排放的重要因素。近年来，我国广大内燃机工业的科技工作者通过大量的研究，试验工作取得了许多科技成果使我国国产内燃机的燃烧性能得到了很大的改善和提高。但是，以往对内燃机燃烧的研究大多集中在内燃机工质的形成燃烧室，缸内气流运动及其三者之间的相互匹配等方面对于内燃机进气质量方面的研究则较少见。
在汽油机上应用进气富氧技术不但可以显著降低污染物的排放，而且还能够提高燃烧热效率、增加发动机功率密度。为此，国内外研究人员对汽油机富氧燃烧技术和理论进行了积极的探索。本文采取台架试验与模拟计算相结合的研究方法对进气富氧技术应用开展研究，探索进气富氧对汽油机不同转速工况下燃烧与排放的影响规律，对进气富氧技术的发展与完善具有重要意义。在汽油机上应用自行设计的氧气供给系统，进行进气中氧气体积百分数分别为20.40%、22.45%、25%的富氧燃烧试验。研究发现：采用增加进气富氧的措施可以实现在有效减少污染物排放。同过测量缸内压力、高压油管压力以及其它运行参数，获取滞燃期、缸内压力、燃烧放热规律等燃烧过程信息，分析探讨了进气富氧对燃烧过程的影响。汽油机的着火滞燃期明显缩短，着火始点和放热始点前移，缸内最高燃烧压力增大，着火急燃期放热峰值增大。这是因为进气中氧浓度的增加有助于加快燃油分子的先期氧化反应，加快着火前的化学准备过程，进而缩短滞燃期。而着火的化学准备、预混燃烧速率、滞燃期内喷油量这三方面的因素共同影响着最大压力升高率和预混放热峰值。
关键字：汽油机；富氧燃烧；转速；排放特性；燃烧特性
ABSTRACT
With the rapid development of China's socialist modernization and the needs of promoting the sustainable development strategy, the community widely in the national economy and national defense construction has a very important role in the construction of power machine-internal-combustion engine, also proposed further improve performance, reduce energy consumption and pollution of the environment requires, combustion performance is good or bad is an important factor directly affect the energy consumption of internal combustion engine performance and emissions. In recent years, China's vast numbers of industrial workers through a large number of science and technology of internal combustion engine research, experimental work has achieved many scientific and technological achievements for combustion performance of internal combustion engine made in China to be a great deal to improve and enhance. However, in the past on combustion research are mostly concentrated in the formation of refrigerants combustion chamber of internal combustion engine, among the in-cylinder air motion and its matching for internal combustion engine intake air quality research in areas such as the less common.
Application on the gasoline engine intake oxygen enrichment technology can not only significantly reduce the emission of pollutants, but also to improve combustion efficiency, to increase engine power density. To this end, researchers at home and abroad to the theory of oxygen-enriched combustion technology of gasoline engine and make active explorations. This combination of bench test and simulation study on the application of research methods on the intake of oxygen-rich technology, explore intake oxygen-enriched combustion and emission of gasoline engine under different rotating speed conditions influence, significance to development and improvement of intake air oxygen enrichment technology. Application on the gasoline engine to design their own oxygen supply system, oxygen in the air intake volume percentages were 20.40%、 22.40%、25% oxygen-enriched combustion test. Study: increase the intake of oxygen-rich measures can effectively reduce the pollutants emissions. With the in-cylinder pressure measurement, high pressure oil pipe pressure as well as other operating parameters, get delay period, in-cylinder pressure and combustion process of combustion heat release rate and other information, analysis and discussion on the influence of intake oxygen-enriched combustion process. Gasoline engine ignition delay period significantly reduced, fire starting point and heat starting point forward, maximum combustion pressure in the cylinder increases, acute burn period exothermic peak increases on fire. This is because the increase in oxygen concentration in the intake helps speed up advanced oxidation of fuel molecules, accelerate the chemical preparation before the fire, thereby shortening the delay period. And ignition of premixed combustion rate, flame retarding chemical preparation, injection quantity for the period of the three factors affects the maximum rate of pressure rise and premixed exothermic peak.
Keywords: Gasoline engine; Oxygen-enriched Combustion; Speed; Emission characteristics; Combustion characteristics
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外内燃机富氧燃烧的研究现状 1
1.2.1 国外情况 1
1.2.2 国内情况 1
1.3 汽油发动机机燃烧机理 2
1.4 本论文研究的意义和主要内容 4
1.4.1 本论文的研究意义 4
1.4.2 本论文的研究内容 5
第2章 富氧燃烧对汽油机燃烧与排放影响的试验设计 6
2.1 引言 6
2.2 试验内容及试验装备 6
2.3试验各测量参数的获得 8
2.4本章小结 8
第3章 富氧燃烧对汽油机燃烧特性试验研究 9
3.1 引言 9
3.2 汽油机富氧燃烧的燃烧过程 9
3.2.1缸内压力 9
3.3.2 放热规律分析 11
3.3 本章小结 11
第4章 富氧燃烧对汽油机性能的试验研究 12
4.1 HC的排放特性 12
4.2 CO的排放特性 12
4.3 NOx排放特性 13
4.4 经济性的影响及分析 13
4.5 动力性的影响及分析 14
4.6 本章小结 15
第5章 排放物有害物质的分析 16
5.1 引言 16
5.2 有害气体HC的分析 17
5.2.1 HC的生成机理 16
5.2.2影响HC生成的因素 17
5.2.3汽油机控制HC排放的主要净化措施 18
5.3有害物质CO的分析 19
5.3.1 CO的生成机理 19
5.3.2 CO排放的影响因素 19
5.4 有害气体NOx的分析 20
5.4.1 NOx的生成机理 20
5.4.2 空燃比的控制 21
5.4.3 NOx转化效率及经济性分析 21
5.4.4 催化技术降低富氧NOx排放技术 22
5.5 本章小结 23
结论 24
参考文献 25
致谢 27
附录 28
第1章 绪 论
1.1 引言
汽车的动力来源于发动机气缸内燃油燃烧所放出的热能。而燃油燃烧放出热能为发动机提供动力的同时,其燃烧后产生的废气又会对大气造成污染。近年来由于石油价格的飞涨和汽车尾气排放造成的环境污染，发动机的燃烧技术提出了越来越高的要求，此从发动机燃烧技术方面考虑，国内专家及科研院、所都在试图寻找提高发动机功率、降低燃油消耗、减少排气污染的最有效的方法。富氧燃烧技术能够降低燃料的燃点,加快燃烧速度、促进燃烧完全、提高火焰温度、减少燃烧后的排气量、提高热量利用率和降低空气过剩系数,具有优越的节能性能与环保性能，但国内外对富氧助燃技术应用于汽车发动机的针对性研究较少[1]。
1.2 国内外内燃机富氧燃烧的研究现状
1.2.1 国外情况
早在上世纪80年代初，多发达国家都投入了大量人力物力来研究富氧技术， 特别是日本，投入了大量的人力物力研究富氧燃烧。该国曾在以气油、煤燃烧的不同场合进行了各种富氧应用试验，得出如下结论：用23％的富氧助燃可节能10％～25％；用25％的富氧助燃可节能20％～40％，用27％的富氧助燃则节能高达30％～50％等。联邦德国在一座马蹄型蓄热炉上用27％的富氧试验使熔化率增加56.2%,耗下降20％，而熔化温度提高100c C[6]。瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25％～27％，节约燃料12％～28％， 而原设备生产率提高17％～39％。美国WOLVERIN铜冶炼厂，采用29％的膜
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