毕业设计-发动机

毕业设计〔论文〕 绪论掺氢燃烧的选题背景与意义排放把握已成为全部汽车人不行推卸的责任。21世纪世界各国将共同面临环境污染节能的“清洁燃料”汽车，用以解决所面临的问题。氢燃料被认为是将来最抱负的车用能源之一。[1]氢作为车用能源有两种主流的转又难以解决;而进展氢内燃机相对来说更简洁实现，只需对传统内燃机作一些修改;此最好选择。1.1:火焰传播速度快等特点，在汽油机中参加少量的氢气，以改善燃烧，提高热效率，实济效益和社会效益。1.1各种燃料的化学、物理及燃烧特性[2]性能燃料汽油氢气氮气甲醇乙醇分子量91.42.0217.0352.0446.7空然质量比14.534.36.16.59.0空然体积比45.792.383.577.1414.3燃烧热值〔mJ/kJ〕43.4120.118.620.126.9着火界限1.3~7.64.1~7416~256.0~373.5~19火焰最大传播速度0.372.910.0100.52-绝热火焰温度26372758248425762594自燃温度257574651470392辛 试验机用91~100130130110106烷值 汽车用82~94--8789熄火间隙0.20.064-0.203-空气中集中率0.080.63-0.2-29 毕业设计〔论文〕 国内外的争辩现状及其进展趋势国内外的争辩现状2022年己有多4年内实现9项速度纪录，该车装备6V12氢燃料内燃机,最大功率为210kW(285马力),0～100km/h6s,302.4km/h.它的惊人表现清楚地证明,氢动力汽车的性能完2022年初,福特汽车公司宣布佛罗它成为世0.15MPa,92气门，水L,173kW。2022717V-10,25%～30%,而这一效,包括二氧化碳在内的污染E-x:50型氢燃料公共汽车正在佛罗里达州试运行;RX-8氢转子发动机的跑车；NissanFCVX-Trail也;Nissan汽车公司长期合作不断将液氢发动机汽车的争辩推向的高度；三菱重工则进展了大功率氢内燃机压燃试验。[1]我国氢发动机的争辩开头于20世纪80机燃氢和燃氢双燃料内燃机等进展了试验争辩。[2] 中，浙江大学与日本武藏工业大NO削减在很大程度上取决于准确确的喷氢系统、喷射正时及点火正时。20228月，由北京工业大学、北京益麦斯科技和北京奔驰绿能电源技术联合成功改造了一辆可使用汽油1.6L依兰特轿车。该车在冷启动、暖机、怠速和小负荷承受纯氢气运行，接近零排放，在中等负荷承受汽油混氢燃烧，排放和油耗进一步降低，在大负荷承受纯汽油模式，确保了车辆在高负荷的动力性。目前该车己运行了350km发生任何安全问题和进气管回火，高负荷爆震亦得到了很好把握。20226月，我取得了突破性进展。但综合来看我国在氢内燃机争辩方面起步较晚,在大规模制氢、增压技术、氢气供给与安全系统、把握策略、排放把握技术、综合电子治理系统等很多关键技30 毕业设计〔论文〕 ,关键技术的差距较大,[3]汽油机的掺氢燃烧的进展趋势汽油掺氢向汽油中添加肯定量的氢气也能够改善发动机性能。LucasRichards[3]对氢气30%动机在整个负荷范围内都有较高的热效率。燃料发动机的进展。增压氢燃料发动机[4]，增压氢燃料发动机渐渐成为争辩的热点。液氢燃料发动机NO的排放一些争辩结果也说明液氢作为燃料是清洁发动机将来进展的方向。缸内直喷氢燃料发动机热效率。但此技术还需要解决一些问题，诸如:燃烧室内混合气不均匀、喷氢时刻、数量、点火时刻难以准确把握等问题。内外结合式的氢发动机(1.1示)，使得少量氢和空31 毕业设计〔论文〕 (喷NO排放量。[2]1.1内外混合式结合的氢发动机掺氢燃烧存在的问题及争辩方法掺氢燃烧存在的问题能量密度低2.38，这说明氢气在混合气中响，混合气不能太浓，进一步影响功率.所以从总体上来看，氢燃料发动机的动力性Tand等人的试验说明氢燃50%。[2]技术等提高动力性。不正常燃烧气管.早燃是指混合气充入气缸后，在进气门关闭后火花塞点火前就被点燃.早燃很简洁火花塞点火后消灭的，可以通过推迟点火时间来把握，而早燃则不行。.另外.早燃加速了燃料放热率，32 毕业设计〔论文〕 力的提高又进一步将着火时间提前形成恶性循环，使发动机无法正常工作。排气污染问题NOx的含量较高。COCH、到没有任何碳排放。为了尽可能削减这种排放，Stockhausen等人在试验中提高发动低了由于碳氢燃料燃烧在缸内产生热点的可能性，抑制了早燃的发生。[2]存储及制造问题发动机用氢时还存在一些问题:第一是低温高压液氢的储存，这是最关键的技术;其次氢能利用不普及，加氢站少，影响了燃氢汽车的续航单程;第三是制取氢的设备价格昂贵，制取氢的本钱太高。时代的背景下将会得到快速进展，有着宽阔的前景。争辩方法〔发动机〕的价值，充分应用科学技术的成果和阅历。[9]175F汽油机这一具体机型，进展掺氢装置设计。33 毕业设计〔论文〕 理论分析与计算掺氢机燃烧理论分析善性能指标指明方向。重点对排放性能的一个分析。纯氢气机理论模型的建立条件:进气和排气没有流淌损失;保证充量系数;的变化;燃烧和压力下降都是在上止点瞬时进展的，并且容积不变;阀门的开闭时间准确地与上、下止点重合;烧时的热损失主要是理论空气含量缺乏。入气缸的，氢气带入气缸内的动能全部转化成热能。2.1纯氢发动机理论循环示功图[3]a——进气过程终了 b——膨胀过程终了34 毕业设计〔论文〕 c——压缩过程终了 o——大气状态z——燃烧过程终了 r——燃烧产物纯氢气机理论工作循环的过程分析以下为各循环计算中的符号的含义：C——喷嘴出口的气流速度 C1

——气缸中的气体流速G——摩尔氢的质量

H ——氢燃料混合气的低热值um——摩尔氢所需的空气摩尔数 P——压力T——温度 u——内能C ——平均摩尔比热容 a——过量空气系数v ——理论分子容积变化系数 ——剩余废气系数0——压缩比 ——实际分子容积变化系数进气过程依据假设，充气效率等于1，此时，剩余废气系数由下式求得:T 0T

〔2.1〕T(1)r式中： T0

——环境温度T——剩余废气的温度r——压缩比进气时，缸内气体的温度为：TT 0a0 T T1 r 0rT 〔2.2〕r来算。lmol氢以动能形式带入气缸内的热量为:MMQ 1 C2C2 2

[5] 〔2.3〕k 2g427式中 氢的摩尔质量C1——氢气的初速C2——氢气的终速依据假设Qk最终表示为：35 毕业设计〔论文〕 Q G k RTk g(k1) 1

〔2.4〕k为绝热指数则气体的最终混合温度，即压缩前的气体温度由下式求出:[20]QT k

VmH

T LeCa12

TVmA a0ir

〔2.5〕a C

VmH2

VmAir式中：Le——1mol氢完全燃烧所需的理论空气量CVmH2

——氢气的平均定容摩尔比热容LeC

VmAir

——空气的平均定容摩尔比热容与在外界条件下的条件变化不大，可得:TP P a 0T0

〔2.6〕压缩和膨胀过程压缩和膨胀过程为绝热过程，缸内气体满足以下方程：(k0式中 k0

rT)PdV RdT PdV 0 〔2.7〕——绝热指数kk0

rTr——温度线性关系中的系数依据气体状态方程，可得：dV dT V (k01rT)T

〔2.8〕对上式进展积分，得：Vln 2

1

k 10T r2

〔2.9〕V k 1 0

k 10Tr1由此由工程热力学中初终态参数的关系：[6]Ta1Tc

rT ak 10

rTak 10

〔2.10〕由上式由可得到压缩过程完毕时缸内的压力：36 毕业设计〔论文〕 rTaP k a1 0

rT 1a

〔2.11〕P k01c

k 10〔2.10〔2.1〕同理，可得到膨胀过程的计算公式：rT aP k 1 rT 0

〔2.12〕z1P

a k01 k 1b 0rTaT k 1 rTz1 0 a

〔2.13〕T b

k 10燃烧的热平衡方程：(0〔2.14〕式中：

0

TVmpz

H u

TVmnc

TVmpcH 240.7×103kJ/moluC ——燃烧产物在该过程的平均摩尔比热容VmpC

——颖混合气在这个过程的平均定容摩尔比热容Vmn燃烧过程完毕时压力也可求得：热效率：

TP 0 0P z 1 cT0 c

〔2.15〕z ()(uzT

u)(ub H

”u

”)(ua

c a

〔2.16〕Uu”——示功 标对应点的燃烧产物内能;U——示功图上脚标对应点的颖氢空气混合气内能：(5)理论循环平均指示压力：HP UHT V A

〔2.17〕加，平均指示压力按(m+1)/m的比值增加37 毕业设计〔论文〕 m1H

〔2.18〕P UT m V A由〔2.15〕式可知理论燃烧模型中燃烧过程完毕时的压力主要的影响因素有实际于内燃机的压缩比。缩比。理论循环的计算结果分析〔缸内直接喷射的方式喷入〕

H 240.7103kJ/molu

P 0.1MPa,T0

288KPa〔即为氢气在整个混合气体中所占的体积2.1混合气成分和压缩比对热效率的影响通过上图2.1，我们可以知道随着含氢量的削减，热效率不断地增加，由其是当过1时，随着氢含量的削减,加。38 毕业设计〔论文〕 2.2混合气成分和压缩比对平均有效压力的关系由图2.2可知随着压缩比的增加，平均有效压力增加，但是当压缩比到达肯定程合气过浓或者过稀平均有效压力都会减小。理论循环的平均指示压力的表示式为两项的乘积， (Hu

/V )A

，其中第一项H /V 表示单位容积的颖混合气的发热量或输人发动机的能量，而其次项 是这u A T局部能量在理论循环中的利用程度。当a值不变时，第一项Hu

/V 也不变。因此，平A系。当混合气成分变化时，PTa=1时，PT到达最大值。影响动力、经济性能参数的理论分析上一节所述的为对于纯氢气动力的理论模型分析，及其影响发动机性能的因素。动力性能分析汽油发动机动力性能可以由平均有效压力来表示.依据资料它等于:[7]f f r H P me

e eaLeu

eu 〔2.16〕P ”

f”fv

”re

”H ”eu

〔2.17〕me a”L ”eu式中：39 毕业设计〔论文〕 P ——纯汽油燃料时发动机平均有效压力MPa:mef——纯汽油燃料时发动机充气效率：vf ——纯汽油燃料时发动机有效热效率：eH ——汽油低热值53593kJ/moleurkg/m3;ea——纯汽油燃料时发动机过量空气系数L (质量比);eu上标加 设H 为燃料F的低热值，LeF

为燃料F的理论混合比.假定代用燃料F以重量X与汽油掺烧，其重量比为:GX F

〔2.18〕G GF V其中，G ——待用燃料消耗量kg/hFG ——汽油消耗量kg/hV则混合燃料的低热值为：H (1X)HeE

XHeF

〔2.19〕混合气的理论混合比：L (1X)LeF

XLeF

〔2.20〕由〔2.16〔2.17〕两式可得f”fv

”re

”H ”euP ” a”L ”me P

eu f f rH

〔2.21〕me v e e euaLeuH ”eua”L ”K eu 代入〔2.19〔2.20〕代入可得：H euaLeueuH ” (1X)HeueE

XHeF

H1X( eF

1)L ” K eu

H eE

H eE

〔2.22〕H ” ”eu

(1X)LeE

XLeF

” 1X(L

1)eFL H LeFeu eE eE令40 毕业设计〔论文〕 H1X( eFHM eE0 L

1)

〔2.23〕1X( eFLeE

1)K M” 0

〔2.24〕.M0<1降低;M0>1时，热值增加.K则代表了实际混合比热值变化状况，可以称作实际混合大的变化。氢气的燃油低热值为120KJ/g汽油低热值为43.4KJ/g氢气的理论混合比34.3 汽油的理论混合比14.5代入上式后计算得X=2%时，M0=1.01X=50%时，M0=0.9510%提高，M0下降较快，混合气热值降低得比较明显。这时，需实行其它措施，如通过适当提高压缩比来提高热效率，才可以不至于造成发动机的功率损失。数。P ” f”f ”ME e V K

〔2.25〕P f fME e V:的变化，混合气热值的变化及混合气过量空气系数的变化。〔低热值〕稍有降低但是很小，所以在动力性方面汽油机掺氢的理论方面是行得通的。41 毕业设计〔论文〕 空气系数及转速的关系。[5] 图2.3掺氢前后的功率与过量空气系数 图2.4掺氢前后的热效率与充量系数:缘由是掺入的氢气占去了一局部气缸工作容积，削减了进气量.但高速时这种影响略有.高速时更为明显，这是氢气的燃烧特性打算的..随着发动机转速的提高，功率损失削减，以至于在4000r/min时没有功率损失，这是由于随着转速的提高气效率下降变少，热效率提高的幅度变大的综合作用结果。通过该试验结果也可以知道在汽油机动力性方面，在中小负荷时功率有所损失，汽油机掺氢燃烧在动力性方面是行的通的。经济性能分析192Q发动机所做的一组试验数据：[8]42 毕业设计〔论文〕 纯汽油汽油-氢气纯汽油汽油-氢气〔%〕1600r/min24.0525.87.37340.95278.822.32022r/min24.3825.96.24334.8278.4620.242400r/min20.3521.787.03382.7345.4410.52特性 22.82 25.6 12.18 363.7 268.87 35.26特性曲线〔%〕最高热效率〔%〕最低汽油消耗率〔g/kW.h〕最低汽油消耗率下降率负荷特性外通过该试验数据可知,的综合热效率提高较明显，经济性改善可观，具有节能意义。在中等转速(2022r/min特性曲线〔%〕最高热效率〔%〕最低汽油消耗率〔g/kW.h〕最低汽油消耗率下降率负荷特性外20%~25%;在低转速、低负荷下，汽油油耗率下降率约为20%~35%;5%~10%。通过上述数据，可知掺氢后经济性有明显提高平均来说汽油机油耗下降20%~25%。其理论分析如下：由于氢气具有点火能量低，化学反响速度快，集中速使燃烧绝热指数提高。使热效率明显提高。由公式ge

3.6106/(fHe

)[9] 〔2.26〕Eg ：燃油消耗率ef ：有效热效率eH ：混合气的低热值〔前面计算变化很小〕E综上，汽油机在掺氢燃烧后经济性方面有明显的提高。影响排放性能的分析目前纯汽油发动机排放污染物的主要成分汽车排放的污染物以及与交通源相关的主要污染物有：一氧化碳CO、氮氧化合物〔NO

、碳氢化合物HC〔包括苯、苯并芘〕和微粒等。在一样工况下汽油X机排放的CO,HC,NO的排放量比柴油机大，因此目前国家标准中对汽油机主要限制43 毕业设计〔论文〕 CO,HC,NO的排放。汽车排放污染物主要由内燃机造成的，并随着内燃机种类及工况的转变而变化。[10]汽车排放污染物的生成机理及影响因素〔1〕CO生成机理及影响因素：生成机理：CO主要是在局部缺氧或低温下由于烃的不完全燃烧产生的，是汽油机排气中有害成分浓度最大的物质。CO生成的机理比较(CRH)CO要经受如下步骤:RHRROzRCHORCOCOR代表碳氢根。燃料完全燃烧时，空燃比为14.7C H (nm)On m 4

nCOmH O2 2 2当空气缺乏时，空燃比小于14.7C H (nm)On m 2 4

nCOmH O2 2CO的生成率主要受混合气浓度〔空燃比〕的影响。对于浓混合气而言，没有足COCOCO。影响因素：1。的影响30°C以上，爬坡CO将增加。在肯定的运载条件下，进气温度越高，空燃比越小。2P的影响大气压力随着海拔高度而变化，阅历公式为：pp0

10.02257)5.256kP) [11]h为海拔高度〔Km〕1.293 273p (273T)760

Kg/ m344 毕业设计〔论文〕 当进气管压力降低时，空气密度下降，使混合比下降，从而使混合气过浓，这将影响CO的排放。3进气管真空度的影响68KPa以上时，停留在进气系统中的燃CO浓度将显著增加到怠速时的浓度。4怠速转速的影响提高怠速转速，可以有效地降低排气中CO浓度。但是，怠速过高会加大挺杆的化的观点看，期望怠速转速规定高一点好。5发动机工况的影响发动机负荷肯定时，CO的排放量随转速增加而降低，到肯定的车速后，变化不大。当车速增加时，CO很快降低，至中速后变化不大。这是由于化油器供给发动机的空燃比随流量的增加接近于理论空燃比的结果。(2〕HC生成机理及影响因素：生：1在汽缸内的燃烧过程中产生并随废气排出，此局部HC未燃烧或燃烧不完全的碳氢燃料。2HC排放物。3生成机理：1火焰在壁面淬冷导致火焰熄灭，边界层内的混合气未燃烧或未燃烧完全就直接进入排气而形成未燃HC，此边界层称为淬熄层，发动机正常运转时，其厚度在0.05~0.4mm之间变动，在形间隙中，火焰传不进去，使其中的混合气不能燃烧，在膨胀过程中逸出形成HC排放。45 毕业设计〔论文〕 2狭隙效应HC。3润滑油膜对燃油蒸气的吸附与解吸HC浓HCHCHC25%左右。4内燃机内沉积物的影响HC排放增加。5体积淬熄降太快，可能使火焰熄灭，成为体积淬熄，这也是产生未燃HC的一个缘由。发动机不稳定，火焰易熄灭；发动机在怠速或者小工况下,转速低，相对剩余废气量大，使HC统的工作牢靠性对ＨＣ排放是至观重要的。6碳氢化合物的后期氧化部或局部氧化，称为碳氢化合物的后期氧化。影响因素：HC46 毕业设计〔论文〕 室构造参数及点火与配气正时等。1混合气质量的影响缸内剩余废气系数的大小等方面。混合气的均匀性越差，则HC排放越多。当空燃比略大于理论空燃比时，HC有最小值；混合气过浓或者过稀均会发生不完全燃烧，废气过多将会导致火焰中心的形成与火焰的传播受阻甚至消灭断火，致使HC增加。2运行的条件HC排放量确定值将随着废气流量变大而几乎呈线性增加。流作用、涡流集中等改善了气缸内的燃烧过程。点火时刻的影响：点火延迟〔点火提前角减小〕可以使得HC排放下降，这是由HC在排气管内的氧化。壁温的影响：燃烧室的壁温直接影响了激冷层和HC的排气后反响。层中的未燃烃量必定也增加。〔3〕氮氧化物的生成机理及影响因素生成机理：内燃机中氮氧化物主要是NO，但在进入空气后会很快被氧化成二氧化氮。氮氧化物的生成机理与HC及CO燃氮〔即ThermalNO反响机理为，与可以很快到达平衡状态的燃烧反响速度相比，NO过程是：[12]N+OH NO+H上述反响过程称之为生成NO47 毕业设计〔论文〕 的生成。NO生成浓度为最高。高温时最重要的条件，即使氧很充分，但假设燃烧温度不高，氧的分解进程也很慢，NO的生成浓度低。NO的生成速度较低。越大。影响因素：1过量空气系数和燃烧室温度的影响生成影响是很大的。当其小于1时，由于缺氧，即使燃烧室内温度很高，氮氧化物的1时，氮氧化物的生成随着温度的上升而快速增加，此时温度其主要作用。2剩余的废气分数的影响NO排放降低。3点火时刻的影响NO的生成的影响也很大。增大点火提前角即使较大局部燃料在压缩上止点前燃烧，增大了最高燃烧压力48 毕业设计〔论文〕 转的稳定性，因此应慎重对待。掺氢后对汽油机排放的影响优点。本节分别争辩了掺氢后对各种排放物的影响。CO的影响：据上面的分析可知，在掺氢后mC H (n )On m 4

nC

mO H O2 2 2氢气相对于其他燃料具有更加宽广的着火界限(空气中体积含量:4%-75%)加充分，在完全燃烧的条件下，碳氧化物的生成主要是二氧化碳而不是一氧化碳。以下图为对192Q发动机的掺氢试验结果：[8]2.5功率对ＣＯ浓度的影响曲线 X 0 Xb

5%HC的影响：1/3，较小的淬熄距离可以使火焰传播得燃烧更加完全。也就不存在壁面的淬冷及狭隙效应等从而降低HC化合物的排放。49 毕业设计〔论文〕 2.6功率对ＣＯ浓度的影响曲线2.6功率对ＣＯ浓度的影响曲线X 0X 5%b hXNOＸNONO的排Ｘ Ｘ度上，燃烧室的高温存富氧对形成良好混合气和燃烧是有利的，因此抑制NO的排Ｘ放量与发动机保持良好动力性和经济性存在着冲突，这就要求抑制NOＸ

排放量要兼放和发动机的不正常燃烧。图2.7 Xb

0 Xh

5% ｎ＝2300r/min过量空气系数与NO排放的关系50 毕业设计〔论文〕 NO

的排放无论是在那种发动机上一Ｘ Ｘ直是一个冲突的问题，目前一般通过EGR，以及三元催化来实现降低NO排放，所ＸCO、HC排放的状况下，NO的排放稍有增加是一Ｘ种比较抱负的状态。实行缸内喷射的内部混合气形成方式的氢气发动机比承受外部混合气形成方式NO排放量。ＸNOX

排放量未能明显改善;喷射较晚时，燃烧温度降

排放量稍有改善。但由于混合气形成质量较预混氢发动机差，其他性能(比X)将下降。在压缩行程后期将高压氢气直接喷入气缸，混合气形成时间短，形成质量不佳，NOX

排放量某种程度上有所抑制。合理组织燃烧室的气流NO 的排放。X51 毕业设计〔论文〕 相关试验争辩与分析际应用上都是可行的。掺氢机试验165F汽油机进展的掺氢试验[22]，该试验机的工作容积0.126L，标定46g/h,70g/h92g/h。加氢后总的过量空气系数为：[22] G a a G L G Lg 0g H oHG ——空气消耗量，kg/haG ——汽油消耗量，kg/hgG ——氢气消耗量，kg/hHL 14.9kg/kg0gL 34.21kg/kgoH加氢后热效率的表达式： 3.6103e G H G Hg ug H uHH 53593kJ/molugH 240.7×103kJ/moluH试验结果与分析动力性、经济性分析H以下图为在G=70g/h，n=3000r/min,时氢气含量与过量空气系数a 的变化关系H〔/Neb为有效功率和标定功率之比：[22]52 毕业设计〔论文〕 GG=70g/h，n=3000r/minH图3.9 氢气含量与过量空气系数a

的关系该数据说明随着汽油空气混合气随混合气浓度增加，功率下降较快，并在a=1.04四周熄火。加氢后，功率下降趋缓，在肯定范围内随加氢量增加增加，混合OH、H、O等活性中心，可大大地促进燃烧速度，经济性改善。图3.10 G=70g/h，n=3000r/min 发动机加氢后的负荷特性H53 毕业设计〔论文〕 30%18%49.6%;75%标定工况时，有效功率提高13.7%25%，由此可见经济性、动力性得到了较大的改善，在中小负荷时效果更明显。40g/h,70g/h92g/h时，发动机的有效热效率曲线。图3.11 有效热效率曲线使发动机经济性最好。排放性分析众所周知，稀混合气的快速燃烧，可以把握汽油机有害废气排放物(CO,HC和NOx)，加氢后有利于汽油机的稀混合气快速燃烧，因此，可以改善排放特性。54 毕业设计〔论文〕 3.12汽油机排放特性图3.13 加氢G=46g/h的排放特性H图3.14 加氢G=70g/h的排放特性H通过上述三组试验数据可以得出以下结论：以纯汽油运转时，对于CO当其负荷较小时，也就是在理论空燃比四周或者略微大于理论空燃比时，CO的排放量最低。随着负荷的增加，混合气变浓CO的55 毕业设计〔论文〕 以及狭隙效应所以整个过程中HC燃烧不完全HC的排放增加。对于NO的排放，当过量空气系数为0.85左右时，NO的排放最少，但是此时也是CO的排放最高。当负荷变小，混合气浓度降低，燃烧的NO的排放削减。当发动机以汽油氢气合燃料运转时，在整个负荷变化范围内，由于发动机CO1.72,与同工况燃用汽油相比，CO20CO75%标定负荷CO5倍。因此，使用汽油氢气混合燃料对降低汽油机废气中的CO排放量是格外有效的。在整个负荷变化范围，HC排地促进了燃烧反响，缩短了燃烧持续期所致。至于HC的变化规律同燃用汽油类似，负荷太低时，a的增大使燃烧过于缓慢，负荷太高时，完全燃烧程度比中负荷有所下降。这些均会使其排放量较中负荷这些均会使其排放量较中负荷时增加。对于NO而言，随发动机负荷的降低，NO排放量渐渐降低。在整个负荷内，NO1时间，从而NO的排放量比燃汽汽油下降，且随着负荷削减，燃烧最高温度下降，故NO排放量进一步下降。小结动机的经济性和改善排放性能。也证明汽油机掺氢燃烧在实际应用上是可行的。175F汽油机掺氢系统设计56 毕业设计〔论文〕 掺氢机型参数该设计针对的是一台175F型汽油机。该机工作容积为0.331L，标定工况为4.85kW,n=3000r/min，试验装置如图4.1所示。试验在原汽油供给系的根底上，加装了供氢系统和调整装置，主要包括氢气瓶，手动阀和喷氢器以及电控单元等。4.1175F汽油机参数型号型号型式缸径*行程额定功率/额定转速燃油消耗率活塞排量质量怠速175F单缸、立式、风冷、四冲程75*754.85kW/3000r<358.11g/kW.h0.33139Kg〔手拉绳启动方式〕1500r/min175F掺氢系统设计〔进气系统〕对原发动机的燃料供给系统进展重设计。以下图为掺氢系统的一个整体布置：汽油 流量计 化油器 进气温度压力节气门信号空气 流量计 点 喷火 信

凸轮排位气

号 号 置温液态氢气

信度号进气方式确实定特别燃烧

4.1掺氢系统整体布置氢燃料发动机的特别燃烧主要可分为以下三类:1燃烧初期的燃烧压力上升率太高和爆震。2燃烧过程的早燃现象。57 毕业设计〔论文〕 3进气管回火现象。的发生。过高的压力上升率简洁产生缸内炎热点使早燃和回火发生。间的协作对其也有很大的影响。负荷(即混合气较浓)下简洁发生。缘由是在高压缩比高负荷下，燃料放出的热量多，(如火花塞，排气阀头部等)，则混合气简洁被这些炎热点点燃而引起早燃。抑制方法1承受缸内喷射方式供氢。承受内部混合气形成方式，在压缩行程前期，将低压氢气〔1MPa左右〕直接喷冷氢喷射可以大大提高压缩比，从而还可以改善热效率和提高输出功率。2承受液态氢供给早燃和回火的有效手段。进气系统的总体布置进气系统布置简图如下：58 毕业设计〔论文〕 4.2进气系统布置简图其中，氢气瓶为氢的供给装置，其中为液态氢〔为抑制特别燃烧的发生其中，氢气瓶为氢的供给装置，其中为液态氢〔为抑制特别燃烧的发生。而更先进的方法是应用含钛合金板制成的储氢箱，用以储存液态氢。BMW纤维来储存氢气，正在加速研制中。交换器，使氢汽化，经过调整，从而在缸内形成可燃混合气体的。交换器，使氢汽化，经过调整，从而在缸内形成可燃混合气体的。和流量的准确把握。在此简图的根底上，经改装后的发动机的进气局部主要构造简图如下：59 毕业设计〔论文〕 4.3进气局部主要构造简图以下图为装配火花塞和喷氢器后的气缸盖构造三维实体图：60 毕业设计〔论文〕 4.4气缸盖三维实体图缸内直喷掺氢机进气系统具体零件设计发动机所需要的氢气喷射量(即气缸确定压力)的压差始终保持恒定，这样喷嘴的喷气量就可以线性地由通电时间打算。流量把握通过各个流量计的信号进展把握，空气、汽油、氢气三局部的混合比例。喷射压力的稳定响。气体燃料喷射器的喷射质量，从而影响发动机的性能。1喷嘴设计61 毕业设计〔论文〕 喷射是在进气阀关闭后低压喷入氢气的方式，喷射压力可降低至1MP，此方式对喷8~11MPa，一般是在上止点前4~10度。曲轴转角(CA)将燃料喷入，以这种方式运行的氢内燃机压缩比较高，在12~18之间，因此为了防止早燃与燃烧粗暴，内燃机的点火时刻只比喷氢时刻延迟10CA40%20%。175F汽油机12~18的范围，所以承受低压缸内直接喷射。应能够合理组织燃烧室气流的运动，有助于在上止点四周燃烧，产生最大的压力。综合上面的所述，为了合理组织混合过程，喷嘴设计成旋流式，如以下图：4.5旋流式喷嘴2 燃烧系统承受“喷束引导法”Cspray-guidedsyste”62 毕业设计〔论文〕 物的含量，更利于环境保护。3喷氢器零件图[24]CC4.6喷氢器图为了使进排气过程更加完善，运动气流组织更加合理，气缸盖剖面图如下：4.7气缸盖剖面图各零件三维实体图如下：63 毕业设计〔论文〕 喷氢器 M10-1137火花塞64 毕业设计〔论文〕 4.8零件三维实体图整个系统除了要保证牢靠的密封外，最重要的是保证在肯定系统喷射压力下，ECU对喷气量和喷气时刻进展准确把握的前提和保证。小结〔缸内直接喷射氢气NO的排放量。针对上述优势，在175F汽油机上承受缸内喷射、液态供氢、旋流式喷嘴、喷束引导等技术来进展设计。65 毕业设计〔论文〕 总结在动力性、经济性、排放性方面的影响。装置的试验争辩我将在后续的学习过程中连续进展，并不断完善。通过这次设计得出如下结论：氢燃料作为众多替代燃料中的一种，具有无污染、可再生的特点，目前可以改动，是最有前途的石油替代燃料之一。汽油机掺氢燃烧后，由于氢气的高集中性较易在缸内形成较好的混合气，以传热损失大大减小。较大的改善。66 毕业设计〔论文〕 展望氢气是目前全部燃料中，唯一能够实现燃烧的零排放的燃料。所以在将来的应接下来的几十年，在混合动力时代，掺氢