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氢能汽车动力系统的性能研究和改进

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:19:28
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氢能汽车动力系统的性能研究和改进【摘要】:人类社会,煤、石油、天然气等化石燃料是能源结构中的主力军,但这些化石燃料的储量并非无穷无尽,日益增长的能源需求和日益减少的传统能源,以及随

【摘要】:人类社会,煤、石油、天然气等化石燃料是能源结构中的主力军,但这些化石燃料的储量并非无穷无尽,日益增长的能源需求和日益减少的传统能源,以及随着社会进步,人们对生活环境的更高要求,使得今后我们会越来越多地使用绿色能源,以减少对化石燃料的依赖和阻止环境的恶化,这将会提高人们的生活质量。在汽车领域尤为如此。 本论文研究了氢动力汽车的随车制氢、储氢方式。与其他的储氢方式相比,水解硼氢化钠制氢方式具有安全、易存储的优点,并有环境友好、常温下反应、资源可循环利用和转化效率高的优势。本论文基于该种方式,为氢动力汽车设计硼氢化钠制氢系统,安全准确地控制制氢速率;设计相应的供氢系统;设计改进氢气喷射系统,同时提出并设计氢气与其他燃料混合燃烧的系统结构。 本论文利用多学科仿真软件AMESim搭建氢气内燃机模型,进行氢内燃机缸内燃烧的研究。针对不同氢内燃机参数,进行缸内燃烧的模拟仿真,分析结果说明:在缸径为85mm,压缩比为13,点火提前角为15度时,氢内燃机的综合性能最佳,此时氢内燃机比汽油机提供更大的功率,约为汽油机的1.7倍。 本论文在AMESim提供的平台上,设计并搭建了氢动力汽车模型,所搭建模型良好地反应汽车状况,并通过软件编译,对汽油车与氢动力车进行动力性能仿真研究,分析结果说明:虽然氢动力车的燃料消耗量和废气排放率比汽油车略大,但是氢动力车的BMEP值和发动机转速比同工况下的汽油车高,结合氢气的无污染优势,氢动力车的动力性能较汽油车更为优秀。 通过本论文的研究工作,论证了随车硼氢化钠水解制氢方式的优势,为氢动力车设计相应的硼氢化钠水解制氢系统和氢气供应系统;对比分析氢动力车和汽油车的动力性能。本论文的工作有利于氢动力车内部结构的设计和开发,为今后氢动力车的进一步研究和推广提供一定的指导意义。 【关键词】:AMESim 氢动力车 硼氢化钠 结构设计 燃烧分析
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U469.7
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-16
  • 第一章 绪论16-25
  • 1.1 氢动力汽车的历史与各国研究现状16-20
  • 1.1.1 氢动力汽车的历史16
  • 1.1.2 国外氢动力汽车研究现状16-19
  • 1.1.3 我国氢动力汽车研究现状19-20
  • 1.2 氢动力汽车的研发进程20
  • 1.3 氢动力汽车的研究发展方向20-22
  • 1.4 发展氢动力汽车的必要性22-23
  • 1.5 本论文的主要研究内容23-24
  • 1.6 本论文的创新点24
  • 1.7 小结24-25
  • 第二章 氢气能源性质25-32
  • 2.1 氢的特征25
  • 2.2 氢气与传统燃料的性质对比25-27
  • 2.2.1 汽油的性质25-26
  • 2.2.2 甲烷的性质26
  • 2.2.3 氢气、汽油、甲烷的性质对比26-27
  • 2.3 氢能的开发和利用27-31
  • 2.3.1 氢能的开发27-29
  • 2.3.2 氢能的应用29-31
  • 2.4 小结31-32
  • 第三章 车载储氢技术及随车制氢32-42
  • 3.1 车载储氢技术32-37
  • 3.1.1 高压气瓶储氢32-34
  • 3.1.2 液氢储氢34-35
  • 3.1.3 金属氢化物储氢35-36
  • 3.1.4 浆液储氢技术36-37
  • 3.2 随车制氢技术37-41
  • 3.2.1 甲醇重整制氢37-39
  • 3.2.2 硼氢化钠水解制氢39-41
  • 3.3 小结41-42
  • 第四章 氢内燃机的缺陷及其改进42-54
  • 4.1 氢内燃机存在的主要问题及解决方式42-43
  • 4.1.1 氢内燃机存在的主要问题42-43
  • 4.1.2 氢内燃机主要问题的解决方式43
  • 4.2 氢气供应系统的研究43-49
  • 4.2.1 硼氢化钠产氢系统43-49
  • 4.2.2 氢气供给系统49
  • 4.3 氢内燃机喷射系统的研究49-53
  • 4.3.1 预混合式氢内燃机49-50
  • 4.3.2 缸内直喷氢内燃机50
  • 4.3.3 氢气喷嘴50-53
  • 4.4 小结53-54
  • 第五章 氢内燃机的仿真研究54-69
  • 5.1 氢内燃机喷嘴的工作机理和模拟54-56
  • 5.2 氢内燃机参数整定56-65
  • 5.2.1 压缩比的选择59-61
  • 5.2.2 缸径的选择61-63
  • 5.2.3 点火提前角(SA)的选择63-65
  • 5.3 缸内直喷四缸发动机的性能模拟65-68
  • 5.4 小结68-69
  • 第六章 氢动力汽车的仿真研究69-84
  • 6.1 氢动力车模型的搭建69-71
  • 6.1.1 车体坐标系的建立69-70
  • 6.1.2 氢动力车模型的搭建方法70-71
  • 6.2 氢动力车性能仿真71-82
  • 6.2.1 氢动力车行驶状况仿真72-74
  • 6.2.2 氢动力车/汽油车动力性能仿真研究74-82
  • 6.6 小结82-84
  • 第七章 掺氢燃烧的双燃料发动机研究84-92
  • 7.1 天然气/氢双燃料发动机84-89
  • 7.1.1 供气系统85-87
  • 7.1.2 进气系统87-89
  • 7.2 汽油掺氢双燃料发动机89-91
  • 7.3 小结91-92
  • 第八章 结论92-94
  • 8.1 全文结论92-93
  • 8.2 工作展望93-94
  • 参考文献94-97
  • 致谢97-98
  • 攻读硕士期间发表论文98


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