混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究

摘要

该文研究了直喷柴油机燃用LPG/柴油混合燃料时的动力性、经济性、排放特性和燃烧特性;研究了混合燃料的喷雾特性,同时对混合燃料发动机的工作过程进行了理论分析.取得的主要成果有:1.首次在燃油溶气试验的基础上制取LPG/柴油混合燃料.2.首次系统、深入地研究了LPG/柴油混合燃料发动机的动力性能和经济性能,确定了混合燃料的最佳掺混比.3.首次系统、深入地研究了LPG/柴油混合燃料发动机的排放性能.4.首次系统地研究了供油提前角、喷嘴启喷压力对E30混合燃料发动机性能的影响.5.首次对比研究了预混进气LPG/柴油双燃料发动机与混合喷射LPG/柴油双燃料发动机的排放特性.6.首次对LPG/柴油混合燃料发动机的燃烧特性进行深入研究.7.采用数码照相机拍摄LPG/柴油混合燃料喷雾发展情况.8.建立了准维多区燃烧模型,改进了混合燃料喷雾锥角和燃烧滞燃期计算的经验公式,模型的计算结果与试验结果吻合较好;基于NO生成机理的基础上,计算了LPG的主要成分丙烷(C<,3>H<,8>)燃烧生成NO的历程,结果也可以恰当反映实际情况.

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外车用柴油机排放标准概述

1.3改善柴油机排放的措施

1.3.1机内净化

1.3.2排气后处理

1.3.3燃料改性

1.4柴油机代用燃料研究现状

1.4.1醇类燃料

1.4.2各种生物燃料及其脂化

1.4.3煤直接液化燃油、COM燃料(煤-油混合燃料)

1.4.4二甲醚(DME)燃料

1.4.5压缩天然气(CNG)

1.4.6液化石油气(LPG)

1.5 LPG汽车发动机发展现状

1.5.1 LPG的生产及主要成分

1.5.2 LPG在发动机上的应用

1.5.3 LPG汽车的国内外发展现状和性能特点

1.6课题来源及本文的主要工作

第2章试验方案及测量装置

2.1试验发动机

2.2混合燃料的制备

2.3燃料供给系统

2.4供油提前角调整

2.5数据处理

2.6测量装置及发动机台架布置

2.7本章小结

第3章LPG/柴油混合燃料发动机性能和排放的研究及发动机参数的影响

3.1动力性和燃料经济性的比较研究

3.2排放特性的比较研究

3.2.1碳烟排放

3.2.2 NOx排放

3.2.3 HC排放

3.2.4 CO排放

3.3燃烧系统主要参数对混合燃料发动机的影响

3.3.1供油提前角的影响

3.3.2喷嘴启喷压力的影响

3.4采用EGR对发动机性能的影响

3.5柴油机燃用LPG两种方式的排放比较

3.5.1预混进气方式的排放特性研究

3.5.2两种方式的排放对比

3.6本章小结

第4章LPG/柴油混合燃料发动机燃烧特性研究

4.1压力传感器的安装

4.2上止点的测录与标定

4.3示功图的测录

4.4示功图的均化与光顺处理

4.5混合燃料发动机的燃烧特性分析

4.5.1滞燃期

4.5.2最高爆发压力、压力升高率和压力升高加速度

4.5.3放热规律

4.5.4工况对混合燃料发动机燃烧性能的影响

4.6柴油机燃用LPG两种方式的放热规律比较

4.6.1预混进气方式的放热规律

4.6.2两种方式的燃烧规律对比

4.7本章小结

第5章LPG/柴油混合燃料喷雾特性研究

5.1试验装置与方法

5.2喷雾特性试验及结果

5.2.1数码照相机参数的设置

5.2.2喷雾的空间形态

5.2.3喷雾粒子

5.3数据处理

5.4结果分析

5.4.1喷雾锥角

5.4.2雾化质量

5.5本章小结

第6章LPG/柴油混合燃料发动机燃烧过程的数值模拟

6.1内燃机缸内燃烧模拟的现状与进展

6.1.1零维燃烧模型(ZDM)

6.1.2准维燃烧模型

6.1.3多维燃烧模型

6.2混合燃料燃烧及排放预测准维模型的建立

6.2.1燃料喷雾模型

6.2.2小区质量卷吸模型

6.2.3小区传热模型

6.2.4小区的着火和燃烧

6.2.5小区及气缸内热力学参数计算

6.2.6NO排放的生成机理及计算

6.3模型验证与分析

6.3.1燃烧过程计算

6.3.2一氧化氮生成过程计算

6.4本章小结

第7章全文工作总结与展望

7.1全文工作总结

7.2工作展望

致谢

作者在攻读博士论文期间的成果

参考文献

附录Ⅰ 燃料放热规律的计算方法

附录Ⅱ 燃料产物成分的摩尔分数计算