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《天津大学》 2010年
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直喷汽油机稀薄燃烧与氮氧化物排放控制研究

李明  
【摘要】: 日益严峻的能源和环境问题是汽车工业发展所面临的严重挑战,内燃机的继续发展必然要求低油耗和低排放。汽油机稀薄燃烧不仅能够有效降低燃油消耗,从而减少温室气体的排放,还可以大大降低HC和CO的排放,但是稀燃条件下NOx的排放问题制约了稀燃汽油机的发展。本文在自主研发的4G15型缸内直喷汽油机上进行了汽油机稀薄燃烧及其氮氧化物NOx排放控制的研究。 首先,研究了直喷汽油机滚流稀薄燃烧系统的组成、结构及其控制。通过稳流气道试验和CFD瞬态数值模拟研究了4G15型直喷汽油机的进气滚流特性。结果表明,该直喷汽油机具有较强的滚流性能,有利于分层混合气的形成和稀薄燃烧。进而采用合理的控制策略,成功实现了稀薄燃烧,稀燃极限可达25~27,并分析了汽油机排放生成机理、稀燃排放特性以及机内净化控制NOx排放的措施。 研究了三效催化器吸附NO的机理,结合直喷汽油机稀燃排放特征,在高空燃比稀燃和三效催化器控制NOx排放试验的基础上,进一步提出了利用三效催化器NO吸附还原机理控制稀燃NOx排放的新方法,可以较大程度上降低排气中的NO浓度,并充分利用浓燃时的高浓度还原性气体CO,提高三效催化器对NOx的转化效率。 采用化学反应动力学计算软件CHEMKIN 4.0,从瞬态模拟的角度研究了通过三效催化器对NO吸附还原进而控制直喷汽油机稀燃NOx排放机理的合理性。深入分析了空燃比浓稀转换策略中的关键参数,如转换比例和频率、排气流量和排气温度对稀燃NOx排放控制的影响及其原因。 针对利用三效催化器NO吸附还原机理控制稀燃NOx排放进行了大量的试验研究,结果显示,空燃比浓稀转换的比例、频率和浓燃空燃比与稀燃直喷汽油机有害气体排放及燃油经济性有很大关系,对这些策略控制参数的选取要综合考虑NOx排放、HC和CO排放以及发动机的燃油消耗率。同时,发动机的转速负荷工况不同,也会对NOx排放及其催化转化率产生影响。台架排放试验证明,通过这种方法可以将高空燃比稀燃条件下NOx的转化效率提高到50%以上,使稀燃排放达到较低水平。该方法采用目前比较成熟的商用三效催化器,在稀燃催化器尚无法推广普及的情况下,具有重要的现实意义。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK411.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 黄鹏;国外车用柴油机SCR技术的应用研究[J];车用发动机;2005年03期
2 李志军,马智,刘书亮,张红卫,方茂东,崔文兵;控制车用汽油机排气污染的催化技术及其发展[J];汽车技术;2000年02期
3 裴普成,刘书亮,任立红,陈强,范永健;汽油机分层废气再循环与稀薄混合气燃烧[J];清华大学学报(自然科学版);2002年04期
4 王健,刘德新,刘书亮,许振忠,胡华;四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究[J];内燃机学报;2004年02期
5 刘书亮,冯洪庆,王天友,李玉峰,路明;四气门火花点火发动机气缸内的滚流运动[J];燃烧科学与技术;2004年02期
6 冯明志,许振忠,李玉峰,刘书亮,史绍熙;四气门火花点火式发动机缸内的空气运动[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2000年03期
7 盛杨怿;我国石油供给、需求现状及战略分析[J];经济前沿;2005年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 牛建英;战略矿产资源供应安全研究[D];中国地质大学(北京);2007年
2 王莉;准均质稀薄燃烧发动机的建模与控制[D];天津大学;2004年
3 邱先文;降低车用稀燃汽油机有害排放物NO_X的排气再循环的研究[D];天津大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 余国核;摩托车汽油机进气脉动对发动机性能的影响[D];天津大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘思宏,李生才,王亚军;贫燃条件下汽车尾气中NO_x催化净化研究进展[J];安全与环境学报;2003年05期
2 王绍梅,李惠云,袁小勇;汽车尾气催化净化催化剂的研究进展[J];安阳师范学院学报;2004年05期
3 宁智,宋波,资新运,刘建华;柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体过滤机理及影响因素[J];北京交通大学学报;2005年04期
4 王桂芝,赵长禄;汽油机工作过程数值模拟的研究进展[J];车辆与动力技术;2004年02期
5 陶海萍,周大森;小型汽油机工作过程的数值模拟[J];北京工业大学学报;2005年03期
6 顾斌,戴新民;控制汽油机尾气排放污染的技术措施[J];北京建筑工程学院学报;2000年04期
7 郭和军,杜传进;燃油添加剂对催化微粒捕集器的影响[J];北京汽车;2005年04期
8 王延昭;李孟良;;汽车催化器失效的特征研究[J];北京汽车;2006年05期
9 龚大国,袁宗宣,谢春梅,赵君科,贺克斌;等离子体汽车尾气治理技术[J];重庆环境科学;2003年02期
10 束海波,邵毅明,郑山亭;重庆市机动车排放污染预测[J];重庆交通学院学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 李俊华;郝吉明;傅立新;;机动车尾气催化净化技术[A];第1届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2004年
2 周华;李孟良;景晓军;;DPF对柴油车气态及颗粒物污染物排放的影响[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
3 曹丽;业红玲;王继先;王务林;;柴油机微粒捕集器技术研究进展[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
4 郭瑞莲;鲍晓峰;岳欣;崔平;纪威;;车用乙醇汽油对发动机进气系统沉积物的影响[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
5 胡守天;赵惠忠;李平和;李成香;汪厚植;;Ce-O-Co/ZrO_2纳米催化剂的结构及催化氧化CH_4性能的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹恒;基于模糊逻辑的内燃机车大功率柴油机智能控制系统的研究[D];大连理工大学;2000年
2 杨振中;氢燃料发动机燃烧与优化控制[D];浙江大学;2001年
3 刘军;汽车排气后处理装置工作过程数值模拟[D];江苏大学;2002年
4 颜伏伍;车用汽油机电控、催化转化及匹配技术研究[D];武汉理工大学;2002年
5 吴健;柴油机共轨式电控喷射系统喷射过程的模拟计算和研究[D];湖南大学;2002年
6 余皎;一种新概念(BUMP)燃烧室内准均质燃油混合气快速形成机理的研究[D];天津大学;2003年
7 王天友;四气门汽油机稀混合气燃烧及降低NO_x排放的研究[D];天津大学;2003年
8 邵千钧 ;电控LPG发动机及其缸内直接喷射技术的研究[D];浙江大学;2003年
9 祁东辉;混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究[D];长安大学;2003年
10 刘浩学;动态环境下汽车污染物排放及环境因素影响的研究[D];长安大学;2002年
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1 余红东;车用柴油机与增压器的匹配试验研究[D];广西大学;2002年
2 吴峰;化油器式在用车的排放控制及尾气分析专家系统研究[D];新疆农业大学;2002年
3 王宇琳;柴油机缸内气流运动模拟[D];昆明理工大学;2002年
4 曹自平;溶胶-凝胶法制备氧化铝水洗涂层的结构研究[D];昆明理工大学;2002年
5 涂海涛;利用H_2O_2进行DPF再生的试验研究[D];大连理工大学;2002年
6 谢春英;储氧材料的制备及其性能研究[D];四川大学;2002年
7 梁帅奇;车载废气检测仪的研制[D];重庆大学;2002年
8 杨新桦;高压脉冲电晕等离子体净化发动机尾气主要有害气体的研究[D];重庆大学;2002年
9 陈瑞良;楔块式外圆弧及其包络线内啮合齿轮泵的优化设计[D];福州大学;2003年
10 余涛;发动机中的传热及数值建模[D];重庆大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李长文,张付军,黄英,赵长禄,孙业保,郝利君;基于dS PACE系统的电控单元硬件在环发动机控制仿真研究[J];兵工学报;2004年04期
2 宁智,刘双喜,资新运;柴油机排气微粒特性的试验研究[J];环境科学学报;2003年06期
3 孙勇,王燕军,王建昕,帅石金;缸内直喷式汽油机的研究进展及技术难点[J];内燃机;2002年01期
4 余皎,刘忠长,许允,刘巽俊;影响柴油机排气微粒测量结果的若干因素[J];内燃机学报;2000年04期
5 夏淑敏,邱先文,赵新顺,冯洪庆;车用汽油机缸内直喷技术的研究现状与展望[J];农业机械学报;2003年05期
6 资新运,宁智,张春润,贺宇;柴油机排气微粒物理特性及生成机理研究[J];燃烧科学与技术;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘兰翠;我国二氧化碳减排问题的政策建模与实证研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 肖翔;涡扇发动机传感器故障诊断与容错控制研究[D];西北工业大学;2004年
2 宋娟;燃料电池发动机多传感器的故障诊断与容错技术研究[D];武汉理工大学;2006年
3 庄源昌;基于虚拟仪器的模糊PID控制系统设计[D];南京理工大学;2007年
4 付畅;车辆自动变速器电控单元硬件在环仿真的研究[D];武汉理工大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔新健;中国石油安全的战略抉择分析[J];财经研究;2004年05期
2 冯国胜,吴文江,赵金生,郑明军;汽车发动机排放污染分析及对策[J];车用发动机;1997年04期
3 方适应,邓康耀,崔静,顾宏中;进排气管一维非定常流动计算方法的比较[J];车用发动机;2000年03期
4 李祥兰;CF4G27降高型发动机进气歧管的设计[J];车用发动机;2002年01期
5 向东,朱梅林,邓元望;车用柴油机NOx排放控制研究[J];柴油机设计与制造;2001年03期
6 陆寒寅;;亚洲石油秩序的演绎:浅析三次石油危机对亚洲经济的影响[J];东北亚论坛;2006年03期
7 孙宜标,郭庆鼎;基于神经网络给定补偿的交流永磁直线伺服系统滑模控制[J];电工技术学报;2002年03期
8 阎军印,马晓国;关于矿产资源可持续利用的系统研究[J];地质技术经济管理;2000年05期
9 牛建英;王学评;;资源产业行业协会非政府性分析[J];当代经济管理;2006年01期
10 孙宜标 ,郭庆鼎;交流永磁直线伺服系统的神经网络—滑模双自由度控制[J];电气传动;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王天友;四气门汽油机稀混合气燃烧及降低NO_x排放的研究[D];天津大学;2003年
2 裴普成;CA1102Q五气门汽油机电控燃油喷射稀混合气燃烧的研究[D];天津大学;1997年
【相似文献】
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1 孙志军,张继鹏,李志军,刘书亮;稀燃汽油机NO_x净化技术——吸附还原催化法试验研究[J];汽车技术;2005年07期
2 刘德新,刘书亮,王莉,王天友;夏利2000发动机稀薄燃烧电控系统ECU的硬件设计[J];天津汽车;2002年01期
3 赵志国;;均质充气压缩点燃技术在汽油机上的应用[J];交通节能与环保;2008年01期
4 赵志国;王生昌;刘晓亮;;均质充气压缩点燃(HCCI)技术及其在汽油机上的应用[J];北京汽车;2008年02期
5 毛文舫 ,石玉春;稀薄燃烧发动机的开发[J];小型内燃机与摩托车;1993年02期
6 ;科技信息[J];汽车工艺与材料;1995年03期
7 刘书亮,许洪军,王天友,肖浩栋,李兴,李建文;TJ376QE二气门发动机稀薄燃烧的实验研究(英文)[J];内燃机学报;2005年03期
8 陈燕;;稀燃技术在车用内燃机上的应用研究[J];拖拉机与农用运输车;2005年06期
9 虞育松;李国岫;刘建英;;稀燃CNG发动机燃烧稳定性的数值模拟研究[J];车用发动机;2006年04期
10 汪坤;张振东;付吉平;朱顺良;;桑塔纳AFE发动机稀薄燃烧电控系统硬件设计[J];科技信息(学术研究);2008年29期
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1 胡静;肖兵;;基于转矩预估的LPG发动机稀薄燃烧控制研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 许传国;宋伟杰;刘东;王虎林;郝利华;;12V190系列沼气发动机的研制开发[A];农村沼气发展与农村小康建设研讨会论文选编[C];2003年
3 程鹏;;天然气发动机技术研究与应用[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年
4 王建昕;肖建华;庄人隽;;我国三效催化器的技术水平及现状分析[A];汽车催化净化技术产业化与发展战略研讨会专集[C];1999年
5 秦松涛;;汽油机均质混合气压燃燃烧(HCCI)技术[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年
6 陈永东;曹红岩;廖传文;朱艺;刘志敏;王健礼;龚茂初;陈耀强;;Fe/Ce_xZr_(0.9-x)La_(0.1)O_(1.95)-Al_2O_3整体式催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
7 程建磊;;浅谈发动机电子控制原理[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年
8 王振玉;;推广使用天然气汽车 深入开展天然气汽车研究[A];四川省汽车工程学会二届二次学术年会论文集[C];1996年
9 王振玉;;推广使用天然气汽车 深入开展天然气汽车研究[A];四川省汽车工程学会天然气汽车专业委员会学术论文汇编[C];1996年
10 邓杰;陈万应;王振玉;;纵谈国内外CNG汽车技术的发展[A];'99四川CNG/NGV技术研讨会论文集[C];1999年
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1 本报记者 晓惑 收集整理;雷克萨斯的D-4缸内直喷技术[N];当代汽车报;2006年
2 管学军;斯柯达有颗强劲的心[N];中国工业报;2007年
3 杜蓓怡;F3白金版为比亚迪再夺冠[N];中国质量报;2007年
4 蓓怡;比亚迪F3白金版勇夺节油赛总冠军[N];中国贸易报;2007年
5 ;百公里2.574升!比亚迪F3白金版勇夺节油赛总冠军[N];海峡财经导报;2007年
6 管学军;大众回应“SI发动机取消分层燃烧”原因[N];中国工业报;2007年
7 薛回;减少二氧化碳排放需靠全球努力[N];中国汽车报;2005年
8 高鑫;绿色奥运 从口号到行动[N];人民政协报;2007年
9 董小荣;一汽-大众“跨越”B级车市场[N];中国经济时报;2007年
10 王坤;谁将成为“黄金周”主力[N];中国经济时报;2007年
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1 李明;直喷汽油机稀薄燃烧与氮氧化物排放控制研究[D];天津大学;2010年
2 王东亮;轻型汽油车排放控制在线诊断核心技术研究[D];清华大学;2012年
3 冯洪庆;465汽油机稀薄燃烧及NOx排放催化控制研究[D];天津大学;2004年
4 程昊;稀燃发动机尾气NO_x存储-还原催化剂研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
5 窦慧莉;电控喷射稀燃天然气发动机的关键技术研究[D];吉林大学;2006年
6 于吉超;低温等离子体汽油重整及对汽油机稀薄燃烧影响的研究[D];天津大学;2007年
7 邱先文;降低车用稀燃汽油机有害排放物NO_X的排气再循环的研究[D];天津大学;2003年
8 胡春明;火花点燃式LPG发动机快速稀燃及排放控制的研究[D];天津大学;2006年
9 游伏兵;含水酒精重整燃料发动机研究[D];武汉理工大学;2008年
10 罗志安;氧化锆氧传感器电极性能研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余小红;汽油机稀薄燃烧及NOx排放净化数值模拟和试验研究[D];天津大学;2007年
2 范冰;气体燃料发动机控制系统开发[D];华南理工大学;2011年
3 周黎明;稀燃发动机尾气NO_x治理初步研究[D];中国科学院大连化学物理研究所;2001年
4 杜炜;缸内直喷点火室稀薄燃烧系统的研究[D];大连理工大学;2005年
5 梁晶晶;两级式三效催化器冷起动起燃特性研究[D];吉林大学;2006年
6 李显;N4SH-E3天然气发动机三效催化器的匹配与标定[D];吉林大学;2008年
7 袁行波;降低稀燃汽油机NOx排放的数值模拟与试验研究[D];天津大学;2012年
8 杜喜云;电控多点喷射天然气发动机的开发[D];吉林大学;2007年
9 牛亮;稀燃发动机电控系统设计研究[D];天津大学;2007年
10 王玉冰;点火室直喷汽油机混合气形成的模拟分析[D];大连理工大学;2008年
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