柴油引燃液化天然气双燃料发动机的掺烧特性研究

发布时间：2017-09-08 18:23

  本文关键词：柴油引燃液化天然气双燃料发动机的掺烧特性研究

  更多相关文章： LNG/柴油双燃料发动机 掺烧特性 排放特性 燃烧特性 循环变动

【摘要】：面对能源危机与环境污染的双重压力,发展清洁高效的车用替代燃料,研究新的燃烧方式已成为汽车行业可持续发展的必然选择。作为最具前景的替代燃料之一,天然气因其储量丰富、污染物排放低以及经济性好等优点得到了越来越多的关注。天然气/柴油双燃料发动机被认为是在柴油机上使用天然气最可行的方案之一,其具有改装方便、燃烧模式切换灵活的特点,可在保持柴油机动力性、经济性等优势的同时,有效降低柴油机的主要排放污染物碳烟。掺烧比是天然气/柴油双燃料发动机的一个重要参数,其表征燃烧过程中天然气的能量在总燃料的能量中所占的比例,对双燃料发动机的性能具有显著影响。本文通过发动机台架试验研究了掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机经济性、排放特性和燃烧特性的影响,前提是保证发动机的动力输出与纯柴油模式的相同,且工作稳定可靠。试验用LNG/柴油双燃料发动机是由一台型号为YC6G270-30的电控共轨柴油机改装而成。在转速为1400r/min和1800r/min,负荷率分别为15%、20%、30%、60%和100%的工况下,研究了掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机经济性和排放特性的影响。在最大转矩转速1400r/min,负荷率分别为30%和60%的工况下,研究了掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。试验结果表明,LNG/柴油双燃料发动机的最大掺烧比可以达到80%以上,且随着负荷的增大,最大掺烧比随之增大。双燃料模式的有效燃料消耗率在小负荷时随掺烧比的增大而增大,在大负荷时则随之减小。与纯柴油模式相比,双燃料模式的CO和HC排放升高,CO_2排放略有减少,而碳烟排放显著降低。随着掺烧比的增大,CO排放先增大后减小,HC排放升高,而CO_2和碳烟排放均呈下降趋势。中小负荷时,随着掺烧比的增大,NOx排放先升高后下降,在最大掺烧比处,NOx排放较同工况纯柴油模式显著降低;在大负荷时,NOx排放随着掺烧比的增大而升高。与纯柴油模式相比,双燃料模式的缸内压力、压力升高率、瞬时放热率和缸内温度均升高,且都随着掺烧比的增大先升高后降低。双燃料模式的循环变动较纯柴油模式的大,随着掺烧比的增大,最大压力升高率循环变动系数先减小后增大,在某一中间掺烧比处达到最小。
【关键词】：LNG/柴油双燃料发动机 掺烧特性 排放特性 燃烧特性 循环变动
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.173
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 天然气汽车11-14
• 1.2.1 天然气汽车的发展现状12-13
• 1.2.2 天然气发动机13-14
• 1.3 天然气/柴油双燃料发动机14-17
• 1.3.1 天然气/柴油双燃料发动机的工作原理及特点14-15
• 1.3.2 天然气/柴油双燃料发动机的研究现状15-17
• 1.4 本文研究目的与主要内容17-18
• 第二章 试验台架系统及数据采集18-28
• 2.1 试验用发动机19-20
• 2.2 试验燃料20
• 2.3 LNG供给系统20-23
• 2.3.1 LNG气瓶21-22
• 2.3.2 汽化器22
• 2.3.3 气轨总成22-23
• 2.3.4 混合器23
• 2.4 双燃料控制系统23-24
• 2.5 缸压采集系统24-26
• 2.6 其他数据采集与仪器26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 试验方法与数据处理28-38
• 3.1 试验方法28-30
• 3.1.1 上止点标定28-29
• 3.1.2 试验准备29
• 3.1.3 试验操作29-30
• 3.2 数据处理30-37
• 3.2.1 掺烧比30
• 3.2.2 双燃料总过量空气系数30-31
• 3.2.3 天然气-空气混合气过量空气系数31
• 3.2.4 小时燃料消耗量31-32
• 3.2.5 有效燃料消耗率32
• 3.2.6 压力升高率32
• 3.2.7 瞬时放热率32-36
• 3.2.8 缸内温度36
• 3.2.9 循环变动系数36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机性能的影响38-54
• 4.1 最大掺烧比38-39
• 4.2 喷油正时39-40
• 4.3 过量空气系数40-42
• 4.3.1 双燃料总过量空气系数40-41
• 4.3.2 天然气-空气混合气过量空气系数41-42
• 4.4 排气温度42-43
• 4.5 经济性43-45
• 4.5.1 小时燃料消耗量43-44
• 4.5.2 有效燃料消耗率44-45
• 4.6 排放特性45-51
• 4.6.1 CO_2排放45-46
• 4.6.2 CO排放46-47
• 4.6.3 HC排放47-48
• 4.6.4 NOx排放48-50
• 4.6.5 碳烟排放50-51
• 4.7 本章小结51-54
• 第五章 掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性的影响54-68
• 5.1 缸内压力与压力升高率55-57
• 5.2 瞬时放热率57-58
• 5.3 缸内温度58-59
• 5.4 循环变动59-65
• 5.4.1 最大爆发压力的循环变动60-62
• 5.4.2 最大压力升高率的循环变动62-65
• 5.5 本章小结65-68
• 总结与展望68-72
• 全文总结68-69
• 工作展望69-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间取得的研究成果76-78
• 致谢78

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