满足国Ⅴ排放的天然气发动机开发

【摘要】：为应对日益严格的汽车用发动机排放法规、缓解日益紧缺的石油能源危机,汽车发动机的发展面临着在满足日趋严格的排放法规要求下发挥最佳性能的挑战。各国都开始认真思考汽车工业的能源结构调整问题,积极开发新型清洁能源,以期主动减少和控制汽车污染物的排放。天然气能源因资源丰富、价格低廉、排放污染低而受到重视。本文根据国内外天然气发动机先进技术和应用经验,结合雷沃动力天然气发动机开发项目,在雷沃动力Phaser210Ti柴油机的基础上,通过优化设计与标定,开发出满足国Ⅴ排放的天然气发动机。 本文首先阐释了本课题的研究背景和意义,在充分分析天然气特性,详细研究国内外天然气发动机技术特点和应用经验以及天然气发动机排放污染物生成机理和控制策略的基础上,提出了满足国Ⅴ排放要求的天然气发动机的设计方案。以Phaser210Ti柴油机为基础机型,通过对燃烧系统,燃料供给系统,点火系统,进排气系统的重新设计,采用稀薄燃烧结合氧化型后处理技术使发动机动力性、经济型、排放性能得到优化。同时在达标国Ⅴ排放的基础上,探讨了达标国Ⅵ排放的技术路线。 本文在理论分析,数值模拟计算的基础上,通过对基本机型的优化设计,关键性能零件的匹配验证等工作,设计开发出电控喷射单燃料CNG发动机,并且经过电控系统标定,催化器匹配试验,排放开发试验等工作,使发动机性能达到了设计目标,排放达到了国Ⅴ排放限值的要求。在此基础上进行了OBD系统的标定和试验验证以及更高排放要求天然气发动机技术路线的研究探讨,为发动机升级做好了充分准备。 【关键词】：天然气发动机 国Ⅴ 排放 标定
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK43
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研发课题的背景和意义8-10
• 1.1.1 课题的背景8-9
• 1.1.2 研发课题的意义9-10
• 1.2 天然气发动机技术概述10-13
• 1.2.1 天然气特性10-12
• 1.2.2 天然气发动机技术简介12-13
• 1.3 国内外天然气发动机发展现状及展望13-18
• 1.3.1 天然气发动机发展概况13-14
• 1.3.2 国内外天然气发动机研究现状及发展趋势14-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-19
• 第二章 天然气发动机排放控制策略研究19-26
• 2.1 天然气发动机尾气排放污染物19-20
• 2.2 天然气发动机排放法规及限值分析20-21
• 2.3 天然气发动机排放控制技术21-24
• 2.3.1 氮氧化物（NOx）排放控制技术21-22
• 2.3.2 甲烷（CH4）排放控制技术22-23
• 2.3.3 一氧化碳（CO）排放控制技术23-24
• 2.4 欧V 及以上排放控制策略24-25
• 2.5 国Ⅴ排放控制方案的确定25-26
• 第三章 电控天然气开发技术方案设计26-58
• 3.1 电子控制（燃料供给与点火）系统技术方案分析26-37
• 3.1.1 电控单点燃气喷射技术26-29
• 3.1.2 电控多点顺序喷射技术29-32
• 3.1.3 电控调压式燃气控制系统32-34
• 3.1.4 缸内直喷柴油引燃技术34-35
• 3.1.5 电控系统方案确定35-37
• 3.2 燃气控制系统方案及主要零部件选型37-42
• 3.2.1 减压阀的确定37-40
• 3.2.2 电控燃气喷嘴的选型40-41
• 3.2.3 火花塞的选型41
• 3.2.4 混合器的选型设计41-42
• 3.3 缸盖、气门、座圈优化设计42-43
• 3.3.1 缸盖火花塞安装孔的设计42
• 3.3.2 进、排气门座圈的优化设计42-43
• 3.3.3 进、排气门的优化设计43
• 3.4 进气弯管设计及选型43-48
• 3.4.1 进气管进气均匀性模拟及分析44-46
• 3.4.2 进气支管设计及验证选型46-48
• 3.5 凸轮轴优化设计48-56
• 3.5.1 模型的建立49
• 3.5.2 模型参数的设定49-51
• 3.5.3 原柴油机凸轮轴运动参数及校核51
• 3.5.4 模型曲线的拟合51-53
• 3.5.5 天然气发动机凸轮轴设计53-56
• 3.6 发动机总体布置设计56-57
• 3.7 本章总结57-58
• 第四章 电控天然气发动机匹配及标定试验研究58-84
• 4.1 增压器的选型及试验验证58-59
• 4.2 发动机性能标定试验59-71
• 4.2.1 标定方案61
• 4.2.2 标定试验及结果61-67
• 4.2.3 性能试验结果67-68
• 4.2.4 缸内爆发压力测量及示功图分析68-71
• 4.3 催化器的选型及排放控制71-76
• 4.3.1 后处理器的选型目标71
• 4.3.2 催化器的对比试验71-74
• 4.3.3 排放开发及标定试验74-76
• 4.4 满足欧Ⅵ排放的天然气发动机技术路线探讨76-79
• 4.4.1 欧Ⅵ技术路线分析76-79
• 4.4.2 欧Ⅵ实现的要点和难点79
• 4.5 电控天然气OBD 系统标定试验研究79-83
• 4.5.1 OBD 系统介绍79-80
• 4.5.2 OBD 控制策略介绍80
• 4.5.3 OBD 标定及验证试验80-83
• 4.6 本章总结83-84
• 第五章 全文总结及后续工作展望84-86
• 5.1 全文总结84-85
• 5.2 后续工作展望85-86
• 参考文献86-89
• 发表论文和科研情况说明89-90
• 致谢90

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