吴永红[1]2000年在《柴油—液化石油气双燃料发动机的放热规律研究》文中指出本文对由2100柴油机改造的柴油—液化石油气双燃料发动机进行了试验研究、放热规律研究以及工作过程计算,主要内容为:1.论述了内燃机代用燃料的历史及现状,探讨了国内外天然气、 液化石油气发动机的发展状况及研究热点;2.论述了内燃机工作过程数值计算方法,按发展的顺序对燃烧模 型进行了阐述;3.进行了柴油—液化石油气双燃料发动机的台架试验,采集试验 数据,并根据试验结果进行了分析,详细讨论了引燃油量的变 化对双燃料发动机性能的影响,得出了有关双燃料发动机运行 的性能特点;4.利用CB366燃烧分析仪测录示功图,用R-W法、单区模型法、 双区火焰传播法对柴油—液化石油气双燃料发动机的燃烧放热 规律进行了计算和对比分析,得出了双燃料发动机燃烧特性的 有关结论,实现了双燃料放热规律的分离;5.编写双燃料发动机工作过程计算程序,验证了R-W法、单区法 及双区法的可靠性。
周俊杰, 刘汉军, 吴永红[2]2000年在《柴油—液化石油气双燃料发动机放热规律的研究》文中研究指明利用CB366燃烧分析仪测录了柴油—液化石油气双燃料发动机和原柴油机在不同工况下的示功图,进行了放热规律的计算和对比分析,得出了有关双燃料发动机燃烧特性的结论
高国珍, 陈光敏, 晁云[3]2006年在《柴油/液化石油气(LPG)发动机燃烧放热规律的计算与分析》文中研究指明利用LPG发动机实测示功图,计算出在柴油机中燃烧液化石油气的燃烧放热规律。由生成的放热规律曲线分析了液化石油气发动机的燃烧特性,并提出了改善液化石油气发动机的性能的措施。
李双定[4]2008年在《乙醇柴油混合燃料发动机的试验研究》文中认为燃料乙醇属于清洁可再生能源,探索燃料乙醇作为代用燃料在柴油机上的应用对于实现“节能减排”具有重要的意义。本文对正丁醇作为乙醇—柴油混合燃料的助溶剂进行了可行性分析和相溶性试验研究,并在YC6J170-21柴油机上进行了乙醇—柴油混合燃料对发动机动力性、经济性和排放影响的台架试验研究;进行了发动机燃用混合燃料后,其他运行性能如起动性能、怠速性能、万有特性的试验研究;进行了混合燃料的燃烧特性研究。助溶剂试验结果表明:正丁醇可用作为乙醇—柴油混合燃料的助溶剂,当正丁醇以5%的体积比与乙醇、柴油混合时,含乙醇30%以下的乙醇柴油混合燃料可获得较好的相溶稳定性,满足柴油机代用燃料的实用要求。发动机台架试验研究了乙醇掺混比例分别为10%、20%、25%和30%的四种混合燃料对发动机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明:柴油机掺烧乙醇后,动力性有所下降,油耗率上升,但是能够通过增大供油量恢复其功率、扭矩输出,且低速扭矩输出增大;当量油耗率在中高速工况下与柴油基本相当,而在中低转速工况下比柴油稍有降低,这表明了乙醇柴油混合燃料动力性、经济性良好。柴油机燃用乙醇柴油混合燃料后,总体排放水平得到很大改善,并且随着乙醇—柴油混合燃料中乙醇比例的增大,改善程度越明显。碳烟排放及NOx排放降低,CO与柴油基本相当,但HC排放有所恶化。如用混合燃料Z5E20D75、Z5E30D65的排放和纯柴油进行对比:按外特性运行时,其碳烟排放最大降幅达到77.4%和83.9%,NOx排放最大降幅达到18.6%和31.0%,CO排放与纯柴油的基本相当,均小于0.01%的排放量,而HC排放的最大增幅达到225%和350%;在标定转速下按负荷特性运行时,其碳烟排放最大降幅达到73.7%和79.6%,NOx排放最大降幅达到11.5%和25.5%,CO排放与纯柴油的基本相当,保持在排放量不超过0.01%,HC排放增幅为80%和80%;在最大扭矩转速下按负荷特性运行时,其碳烟排放最大降幅达到71.2%和71.2%,NOx排放与纯柴油基本相当,CO排放在低负荷下较纯柴油有所增加,其最大增幅为100%和1100%,HC排放增幅为133.3%和200%。从经济性方面考虑,从图3—4可以看出乙醇比例为20%即Z5E20D75时经济性最好,Z5E25D70次之,其次是Z5E10D85和Z5E30D65,而排放方面都随着乙醇比例的变化呈现变化趋势,因此综合考虑,Z5E20D75混合燃料最适宜在发动机上使用。在对Z5E20D75混合燃料进行的柴油机其他运行性能试验结果表明:含乙醇比例为20%的混合燃料起动性能良好;怠速稳定;减小柴油机供油提前角能使NO_x排放急剧减少,但会导致碳烟排放上升,油耗率增加;其万有特性图与柴油相比,中高速扭矩与柴油相差不大,低速扭矩明显比柴油有所增加,说明其动力性良好;它的最经济区域相对于柴油曲线在纵向上较长,说明柴油机燃用混合燃料时,负荷变化较大而转速变化不大的情况下,油耗率变化较小,说明其功率适应性提高,适用范围提高,而且最低油耗率值也较小,经济性改善。燃烧特性试验表明:柴油机燃用同一种混合燃料,在相同转速下,随负荷的增大,缸内压力和放热率增加,燃烧始点提前,燃烧持续期延长;缸内压力出现双峰现象。在大负荷工况下(100%和75%负荷),混合燃料的缸内压力峰值大于柴油,峰值压力出现的时刻滞后于纯柴油。且随着柴油中乙醇比例的增加,缸内压力峰值增加,峰值滞后越明显;在中高转速(2600r/min和1500r/min),小负荷(20%)工况下,缸内压力的双峰现象明显,在第一峰值阶段,各种混合燃料的缸内压力基本相同,峰值出现时刻也相差不大,但是到第二峰值阶段时,随着柴油中乙醇比例的增加,缸内压力峰值减小,所对应的曲轴转角延迟;在低转速小负荷工况下,混合燃料的缸内压力峰值小于柴油,压力峰值出现的时刻滞后于纯柴油。且随着柴油中乙醇比例的增加,缸内压力峰值减小,峰值滞后越明显。高转速大负荷下,纯柴油的放热率曲线呈典型的双峰形曲线,前一个峰对应预混燃烧放热,后一个峰对应扩散燃烧放热;而加入乙醇后的组合燃烧放热率曲线也呈现这样的放热规律。并且由放热率曲线还可以看出,从第一峰值来看,柴油机燃用混合燃料的最大瞬时燃烧放热率峰值都高于纯柴油,且较纯柴油有所推迟,放热率曲线整体后移,并且随着乙醇比例的增大越发明显;到第二阶段峰值时,各种燃料的放热率基本相当,只是始点有所滞后,燃烧终点都较为接近;在小负荷工况下,燃料的放热率曲线呈单峰形曲线,最大放热率随着乙醇添加比例的增大而增大,放热峰值滞后越多,燃烧推迟严重。试验结果表明,在柴油机燃用乙醇柴油混合燃料具有较好的适应性,可以在实际中应用和推广乙醇柴油。
祁东辉, 张春化, 边耀璋[5]2001年在《液化石油气/柴油双燃料发动机放热规律分析》文中研究指明利用CB366燃烧分析仪测录的液化石油气(LPG)/柴油双燃料发动机和原柴油机示功图,比较了LPG/柴油双燃料发动机和原柴油机的燃烧特性及负荷对二者的影响,分析了供油提前角、掺烧比两因素对最高燃烧压力、燃烧放热率、着火开始时刻等双燃料发动机燃烧特性的影响,得出了有关双燃料发动机燃烧特性的结论。
晁云[6]2005年在《液化石油气发动机燃烧过程的分析研究》文中提出本文首先根据试验所用机型设计了一套液化石油气的供气和测量装置,使原柴油机不用做任何改动就能进行掺烧试验;接着分析了在掺烧液化石油气后,柴油机过量空气系数的变化规律;在对比试验的基础上,利用所建立的模型对液化石油气发动机的放热规律进行了计算,通过掺烧前后的负荷特性、示功图、放热规律的对比分析,阐述了液化石油气发动机的性能和燃烧特性,分析了这些燃烧特性对柴油机性能的影响,指出了改善液化石油气发动机性能的一些措施。
祁东辉[7]2003年在《混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究》文中研究说明本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。结果表明:该方法切实可行,可以把一定量的LPG与柴油均匀混合。 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。结果表明:E10混合燃料发动机的动力性与柴油机相当,E30混合燃料发动机的动力性在低速时与柴油机基本相当,在高速时略有下降。通过旋出油量校正螺钉,增大燃料供给量,可以使E30混合燃料发动机的最大功率损失控制在10%以内,最大转矩损失控制在2%以内。E10混合燃料发动机的燃料经济性与柴油机的相当,E30混合燃料的略有增加。E40混合燃料发动机的动力性与柴油机相比有显著下降,同时热起动困难,通过综合分析,确定LPG/柴油混合燃料的最佳质量掺混比为30%。 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。研究结果表明:随着LPG掺混比的提高,混合燃料可以明显改善发动机的排放。E10混合燃料发动机的排放与柴油机相比,相差不大;E30混合燃料发动机的烟度排放明显降低,最大可降低80%;NO_x排放也大幅度下降,最大可降低50%,解决了柴油机降低NO_x和降低碳烟排放存在的矛盾;在小负荷时,随着掺混比的增大,HC排放增加较多,但大负荷下增加较少;在小负荷时,随着掺混比的增大,CO排放有所增加,但在大负荷、尤其是满负荷下,CO排放大幅度下降。 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。结果表明:E30混合燃料发动机的最低燃料消耗率对应的供油提前角与原柴油机相当,随供油提前角增大,E30的NO_x排放增加,但烟度降低。E30的最低燃料消耗率对应的喷嘴启喷压力略高于柴油。 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。研究结果表明:在整个负荷范围内,预混进气双燃料发动机的NO_x排放明显低于混合喷射双燃料发动机;混合喷射双燃料发动机的HC和CO排放较低;在小负荷二者的烟度相差不大,但在大负荷预混进气双燃料发动机的烟度较低。长安大学博士学位论文 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。结果表明:E10混合燃料与柴油的着火滞燃期随负荷和转速的变化趋势基本一致;E30混合燃料与柴油则有所不同;EIO混合燃料发动机的燃烧与纯柴油相比,略有改善;E30混合燃料的燃烧特性发生明显的变化,最高爆发压力下降,最大压力升高率减小,最大燃烧放热率增大,最高燃烧温度下降,滞燃期延长。LPG混入量较少时,混合燃料发动机总得来说性能较优越,LPG混入量较多时,在小负荷混合燃料发动机的燃烧性能较好,而在大负荷预混进气双燃料发动机的燃烧性能较好。 7.采用数码照相机拍摄LPG/柴油混合燃料喷雾发展情况。结果表明:柴油中掺入L咫以后,喷雾锥角变大,油束发散,并伴有大量的气雾,雾化质量提高;随着LPG掺入量的增加,颗粒变小的趋势越明显,尺寸范围和发散边界扩大。 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N0生成机理的基础上,计算了LPG的主要成分丙烷(C凡)燃烧生成N0的历程,结果也可以恰当反映实际情况。
江同[8]2004年在《柴油/LPG双燃料发动机工作状态的控制及性能研究》文中研究说明21世纪人类面临着能源短缺和日益恶化的环境污染。为解决这些问题,走可持续发展道路,人们正在寻找一条既能合理利用资源,又能保护生态环境的途径。 随着汽车工业的高速发展及汽车保有量的急剧增加,汽车造成的环境污染及石油危机问题日益突出。发展低污染的绿色汽车是当今世界汽车发展的主要趋势。目前,众多代用燃料在内燃机上得到愈来愈广泛的应用,特别是燃气汽车的发展为油品短缺和环境保护提供了广阔空间与良好契机。近几十年来,燃气汽车发展较快,在一些发达国家已形成一定的产业规模。近两三年来,我国的燃气汽车亦备受青睐,发展势头强劲。 在众多代用燃料中,液化石油气LPG(Liquefied Petroleum Gas)以其能量密度高于天然气NG(Natural Gas),易于液化(0.5~1MPa即可液化),便于充装携带,以及优异的排放性能和动力性能受到越来越多的青睐,近年来在汽车上得到了优先发展。 本文是在国内外相关研究的基础上,对车用柴油/LPG双燃料发动机进行的工作状态的控制及性能研究。实验采用单片机控制进气道预混合混合器的供气方式,对490Q直喷式柴油机进行了柴油/LPG双燃料的技术改造。在分别燃用全柴油和柴油/LPG双燃料的情况下,得到了相应工况下动力性、经济性以及排放噪声等性能指标的对比试验结果。 试验结果表明:燃用柴油/LPG混合燃料,发动机的动力性有所提高;经济性在低负荷时优于全柴油,高负荷时较差;排放方面,烟度大幅降低,NO_x也有所降低,排温和噪声都较原机低。
刘乔明[9]2005年在《生物制气—柴油双燃料发动机燃烧特性和放热规律研究》文中进行了进一步梳理生物制气是一种优良的发动机替代燃料,是解决能源短缺的重要途径之一。生物制气在我国具有一定的使用规模和发展水平,在发动机上具有广阔的应用空间。由此,笔者介绍了生物制气的两种制取方式,阐述了生物制气的热化学属性和在发动机上的应用状况,介绍了生物制气发动机的动力特性和排放状况,对生物制气发动机的性能和各项指标进行了综合评价。 通过改装ZH1115直喷柴油机为双燃料发动机,由柴油引燃,燃用生物制气来推动发动机运转,测量了发动机在不同转速、负荷以及供油提前角改变的情况下气缸压力数据,计算分析了发动机的燃烧特性和放热规律状况,比较了原机和双燃料发动机的差别。 测量分析结果表明:双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点较迟,在低速大负荷时比柴油机气缸最高燃烧压力及最大压力升高率要大,在其余工况比柴油机要低。双燃料发动机着火始点较柴油机迟,但最大放热率较柴油机大,后燃较严重。双燃料发动机在转速不变负荷增加时,燃烧始点相对提前,滞燃期缩短,最大放热率及温度提高,对应的曲轴转角提前,后燃增加。供油提前角提前,负荷及转速对放热规律的影响效果是相同的,但燃烧始点、燃烧终点、最大放热率等所对应的曲轴转角也相应提前。
钱叶剑[10]2009年在《气体燃料对内燃机燃烧过程及排放影响的机理研究》文中研究说明随着汽车保有量的不断增加和排放法规的日益严格,进一步降低内燃机排放成为当前能源与环境领域的一个重要课题。气体燃料发动机以其优良的排放、良好的经济性以及能部分替代石油资源而受到了空前重视。本文从改善燃烧降低排放的目标出发,重点研究了煤层气和氢气对内燃机燃烧过程和排放性能的影响。根据煤层气的理化性质,将S195柴油机改装成火花点火式煤层气发动机,并详细试验研究了煤层气组分变化对发动机燃烧和性能的影响。结果表明,当压缩比和点火定时一定时,煤层气发动机的怠速稳定性随甲烷浓度的增加而增加,当点火定时一定时,增加压缩比对提高怠速稳定性有利;在小负荷工况下,煤层气浓度的变化对缸内压力的影响不大,但在高负荷时,最大爆发压力受煤层气浓度的影响较大。当负荷一定时,压力升高率随甲烷浓度的增加而增加,主燃期变短。煤层气中甲烷的浓度达到一定程度后,煤层气中惰性气体对燃烧过程的影响较小。NOX排放浓度随着甲烷浓度的增加而增加,HC和CO排放随负荷和甲烷浓度的增加而降低。利用MATLAB软件,模拟了燃烧室内涡流强度,并利用随机点法计算火焰相关参数,最后建立了涡流室式煤层气发动机准维双区燃烧模型;在燃烧模型的基础上,建立了煤层气发动机主要排放(NOX、CO和HC)的预测模型。模拟结果与试验值的比较表明:论文建立的燃烧和排放预测模型基本合理,能较好反映煤层气发动机缸内工作过程,是研究涡流室式煤层气发动机燃烧机理的有效工具。试验研究了不同EGR率、掺氢率和掺氢EGR(HEGR)对ZS195柴油机性能的影响。结果表明,ZS195柴油机采用EGR技术后,缸内最大爆发压力和压力升高率峰值减小,工作粗暴性有所改善,发动机的动力性和经济性有一定退化;EGR技术能显著降低NOX排放,但CO、HC和烟度排放会增加。ZS195柴油机掺氢燃烧后,随着掺氢率的增加,缸内最大爆发压力和压力升高率峰值都会增加。掺氢燃烧会提高ZS195柴油机的热效率,经济性得到改善;掺氢燃烧可以减少HC、CO和烟度排放,但NOX排放增加;ZS195柴油机使用HEGR技术后,当EGR率一定时,随着掺氢率的增加,最大爆发压力、压力升高率峰值和放热率峰值都有所增加;ZS195柴油机使用HEGR技术后,能同时降低NOX和烟度排放,发动机的有效热效率略有改善。利用CHEMKIN软件对柴油废气重整反应进行了化学动力学模拟。结果表明,无论有无催化剂,重整器入口温度是影响柴油重整反应的主要因素。没有催化剂时入口温度在900K以上重整反应才能开始,反应速率慢,重整产物中H2和CO的体积分数少。有催化剂时入口温度在600K以上重整反应即可进行,反应速率快,重整产物H2和CO的产量大。没有催化剂时,柴油废气重整反应是吸热反应,水蒸汽重整反应和水煤气反应是主要反应,氧化反应是次要反应。有催化剂时,柴油废气重整反应是放热过程,放热量主要由氧碳比决定。水碳比(H2O/C)和氧碳比(O2/C)是影响柴油重整反应的外部因素。增加水碳比(H2O/C)和氧碳比(O2/C),可以增加H2和CO的产量。最优水碳比(H2O/C)在1.5-2之间,氧碳比(O2/C)在0.3-0.5之间。不考虑催化作用,重整产物H2和CO体积分数随着流速得增加而下降;考虑催化作用时,空速对重整产物H2和CO体积分数几乎没有影响。重整反应器的结构(长度和直径)对柴油废气重整反应的影响很小。利用FLUENT软件建立了ZS195柴油机三维燃烧模型,对ZS195柴油机在标定工况下采用EGR、掺氢燃烧和HEGR技术进行了三维燃烧模拟。模拟结果和测试结果较为吻合,变化趋势一致,说明建立的燃烧模型真实可行。缸内速度矢量分布受柴油喷射量的影响较大,但在喷油前和燃烧后期,EGR率对缸内最大速度和流场分布影响不大。随着EGR率的增加,缸内局部最高温度下降,O2浓度下降,NO的局部质量浓度也下降。随着掺氢量的增加,缸内流场的最大速度有所下降,但压缩过程前期和膨胀冲程后期缸内速度矢量分布没有明显变化。缸内局部最高温度和NO质量浓度也随掺氢量的增加而增加。模拟结果显示ZS195柴油机采用HEGR技术可以同时降低NO和微粒排放。
参考文献:
[1]. 柴油—液化石油气双燃料发动机的放热规律研究[D]. 吴永红. 大连理工大学. 2000
[2]. 柴油—液化石油气双燃料发动机放热规律的研究[J]. 周俊杰, 刘汉军, 吴永红. 小型内燃机. 2000
[3]. 柴油/液化石油气(LPG)发动机燃烧放热规律的计算与分析[J]. 高国珍, 陈光敏, 晁云. 内燃机. 2006
[4]. 乙醇柴油混合燃料发动机的试验研究[D]. 李双定. 广西大学. 2008
[5]. 液化石油气/柴油双燃料发动机放热规律分析[J]. 祁东辉, 张春化, 边耀璋. 汽车工程. 2001
[6]. 液化石油气发动机燃烧过程的分析研究[D]. 晁云. 南昌大学. 2005
[7]. 混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究[D]. 祁东辉. 长安大学. 2003
[8]. 柴油/LPG双燃料发动机工作状态的控制及性能研究[D]. 江同. 浙江大学. 2004
[9]. 生物制气—柴油双燃料发动机燃烧特性和放热规律研究[D]. 刘乔明. 江苏大学. 2005
[10]. 气体燃料对内燃机燃烧过程及排放影响的机理研究[D]. 钱叶剑. 合肥工业大学. 2009
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