【摘 要】
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在实现“双碳”目标和保障能源安全的时代背景下,甲醇因其来源广泛、可再生、理化性质与汽油相似等属性成为潜在的重要替代能源之一。米勒循环通过进气门早关或晚关可实现膨胀比大于压缩比,达到提升发动机经济性的目的。当前米勒循环在发动机上的应用主要集中于汽、柴油机,但在甲醇机上研究较少。基于此,本文对米勒循环在甲醇发动机上的应用进行试验和仿真分析,揭示米勒循环对甲醇发动机性能的影响。本文研究基于一台1.3T甲
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在实现“双碳”目标和保障能源安全的时代背景下,甲醇因其来源广泛、可再生、理化性质与汽油相似等属性成为潜在的重要替代能源之一。米勒循环通过进气门早关或晚关可实现膨胀比大于压缩比,达到提升发动机经济性的目的。当前米勒循环在发动机上的应用主要集中于汽、柴油机,但在甲醇机上研究较少。基于此,本文对米勒循环在甲醇发动机上的应用进行试验和仿真分析,揭示米勒循环对甲醇发动机性能的影响。本文研究基于一台1.3T甲醇发动机,利用一维数值模拟方法确定进气门早关具体方案,并通过配气机构运动学、动力学仿真分析验证。据此,设计并制造了米勒循环进气凸轮轴。搭建甲醇发动机整机试验台架,测试并分析了米勒循环甲醇发动机性能。结果表明,低负荷下,米勒循环能够有效提升甲醇发动机经济性,最高能改善10.76%的甲醇消耗率,热效率提升1.92%。低负荷下米勒循环的燃烧速率和最大放热率略低于原机。中负荷燃烧速率较原机下降明显,THC排放增加,NOx排放降低。高负荷下米勒循环经济性改善效果并不明显,燃烧恶化,CA50大幅推后,造成THC和CO排放显著增加。为深入分析米勒循环甲醇发动机的缸内过程,对甲醇发动机缸内过程进行三维数值模拟。模拟结果表明,低负荷下,米勒循环缸内速度场和湍动能较原机低,使得其燃烧速率低;高负荷下,米勒循环进气量不足,混合气过浓,造成其燃烧恶化,后燃严重。本文研究结果表明,对于进气道喷射的甲醇发动机,在低负荷下采用进气门早关方式的米勒循环是显著提高其经济性的有效途径。
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