程前[1]2003年在《柴油机与LPG/柴油双燃料混合喷射发动机的特性对比研究》文中研究表明柴油机缸内燃油的雾化情况直接影响着发动机的动力性、经济性和排放水平，研究燃油的雾化因而具有极大的现实性和紧迫性。本文对柴油和柴油／LPG混合燃油的喷雾的宏观特性采用高分辨率数码相机进行测量，并运用数字图像技术处理了数码相机捕捉到的处于雾束外沿的粒子，通过比较纯柴油和不同LPG比例混合油的雾化性能，表明溶气喷射(闪急沸腾)有利于喷射油滴的雾化。不同燃油的发动机台架性能试验结果证明：溶有LPG的混合燃油的发动机经济性和排放水平得到部分改善。运用最大熵原理，对柴油在不同喷油条件下的粒度分布做了预测。
汪月英[2]2012年在《生物柴油雾化质量的改善方法研究》文中认为环境污染和能源短缺这两个问题随着汽车工业的快速发展愈显突出，寻找环保、可再生的汽车新能源对于维持国家经济的可持续发展就显得尤为重要，许多国家都在大力开发新能源以替代石化能源。生物燃料的应用和推广正好能够解决现阶段能源替代的问题。生物柴油是一种生物燃料，具有突出的可再生性和环保性，近年来受到世界各国普遍关注。近十多年来，生物柴油产业快速发展并已成为一个全球性的新兴产业。通过对生物柴油与柴油理化特性和喷雾特性的对比分析可知，生物柴油的闪点、馏程温度、运动粘度、密度和表面张力都大于柴油，从而影响其蒸发与雾化特性，导致其雾化质量比柴油差。本文通过改变喷射压力、喷孔直径和溶气喷射来改善生物柴油的雾化质量。改变喷射压力和喷孔直径的试验结果表明：（1）在一定的喷孔直径下增加喷射压力，喷雾锥角和喷雾贯穿距离增加，雾化油滴尺寸减小，雾化质量变好。喷射压力增加到24Mpa时生物柴油的雾化质量接近0#柴油。（2）在一定的喷射压力下减小喷孔直径，喷雾锥角减小，喷雾贯穿距离增加，雾化油滴尺寸减小，雾化质量得到改善。喷孔直径减小到0.26mm时生物柴油的雾化质量接近0#柴油。（3）增加喷射压力和减小喷孔直径都可以改善生物柴油的雾化质量，但是增加喷射压力对生物柴油雾化质量的改善效果更明显。生物柴油掺混LPG的喷雾试验结果表明：LPG的质量掺混比越大，生物柴油的雾化质量越好。混合燃料喷出喷嘴后压力急骤下降，LPG迅速汽化、析出，发生气爆，出现闪急沸腾效应。LPG的掺混比越大，闪急沸腾效应越剧烈，生物柴油的雾化质量越好。L20的雾化油滴尺寸接近柴油，喷雾锥角大于柴油，喷雾贯穿距离小于柴油。因此，当LPG的质量掺混比为20%时，生物柴油的雾化质量得到大大改善并接近柴油。生物柴油溶解CO2的喷雾试验表明：CO2的溶气量越大，生物柴油的雾化质量越差。因为CO2的溶气量太小，燃油喷射雾化后大部分气体没有析出，而是形成油包着气的油滴，气体膨胀但膨胀力不足以克服油滴的表面张力，从而使油滴尺寸增加；并且在一定范围内，溶气量越大，雾化油滴的尺寸越大。
祁东辉[3]2003年在《混合喷射液化石油气/柴油双燃料发动机的研究》文中指出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着下降，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。
祁东辉, 张春化, 边耀璋[4]2004年在《柴油机燃用液化石油气两种方式的排放比较》文中提出对两种液化石油气(LPG)在小型直喷柴油机上应用方式与性能进行了研究,分析了不同LPG替代率对发动机排放的影响,比较了两种方式的排放特性。结果表明,随着替代率的升高,混合喷射方式可以明显降低NOx排放和碳烟排放,同时CO排放也有所降低,而HC排放略有升高;预混进气方式也可以同时降低碳烟排放和NOx排放,但在小负荷,CO和HC排放大幅升高;在整个负荷范围内,混合喷射方式的NOx排放明显高于预混进气方式,且CO和HC排放也较低。
武涛[5]2004年在《LPG/柴油混合燃料喷雾的研究》文中研究说明燃油的雾化质量对发动机的动力性、经济性和排放性有着重要的影响。为了探讨LPG／柴油混合燃料喷射的雾化效果，本文首次采用高分辨率数码照相机试验研究了柴油和LPG／柴油混合燃料的喷雾特性，包括喷雾锥角、贯穿距离、液滴尺寸分布、平均直径、特征直径和发散度和对雾化效果的影响；并比较了纯柴油和不同混合比例的LPG／柴油混合燃料的雾化特性，结果表明：柴油中掺混一定量的LPG有利于改善雾化。随着掺混比的增大，由于溶气喷射的闪急沸腾效应，雾化效果改善明显，LPG／柴油混合燃料喷雾的SMD比纯柴油的减小6％～11％。高分辨率数码照相方法方便、可靠、高效，用于喷雾质量的比较研究，可以推广应用。运用最大熵原理、质量守恒和动能守恒定律建立了喷雾液滴尺寸／速度联合分布函数，液滴速度分布函数和液滴尺寸分布函数数学模型，结果表明：速度分布曲线显示低速和高速液滴的数目均较少，中间速度的液滴数目较多，当液滴尺寸较小时，液滴速度数目分布曲线平缓，且高速液滴的数目相对较多，说明小直径液滴速度范围较广；喷射速度越大，小直径液滴相对越多，雾化质量越好；纯柴油和L30的速度分布曲线非常接近，说明纯柴油和L30的速度分布差别不大，L30速度分布图的峰值比柴油略小，且略向大速度方向偏移，说明L30燃料喷射时，相对于纯柴油喷射，较大速度液滴的数目略有增加。L30尺寸分布曲线峰值相对于柴油向小颗粒方向偏移，而且L30尺寸分布曲线峰值要高于柴油的峰值，说明L30喷雾所产生的小颗粒液滴比纯柴油喷射产生的要多。研究了蒸发和碰撞对液滴尺寸分布的影响，蒸发和碰撞都会减少液滴数目，液滴尺寸分布曲线向大颗粒方向偏移，而且离喷嘴越远，大颗粒液滴分布数目越多。将理论计算的结果与试验结果进行了对比，结果表明：纯柴油的理论分布曲线与试验曲线拟合很好，但L30曲线的峰值向大颗粒方向偏移较多，这是因为模型未考虑LPG在常稳常压下大量蒸发的缘故。当燃料喷入大气环境中，蒸发作用对纯柴油喷雾液滴尺寸分布的影响不明显，碰撞作用的影响占主导地位；而蒸发作用对L30雾化液滴尺寸分布影响很大，不能忽略。
曹建明, 武涛, 程前, 祁东辉, 边耀璋[6]2003年在《柴油与LPG/柴油双燃料喷雾特性的对比》文中研究说明采用高分辨率数码照相机对柴油与 LPG/柴油混合喷雾特性进行了对比研究。结果表明 ,随着 LPG掺混比的增大 ,喷雾油滴的平均直径减小 ,油滴尺寸数目分布曲线向小颗粒方向偏移 ,小颗粒油滴数目增多 ,雾化质量提高 ,使发动机碳烟排放大幅度降低 ;大颗粒油滴尺寸变化不大 ,小颗粒油滴尺寸变小 ,相对尺寸范围和发散边界扩大。随着喷雾贯穿距离的增大 ,柴油油滴的粒度增大 ;混合燃料的油滴尺寸的数目分布向小颗粒偏移 ,累积容积油滴直径则增大 ;相对尺寸范围和发散边界呈减小趋势 ,油滴容积分布在较大油滴的范围内渐趋均匀 ;喷射距离较长 ,油束射程总是等于油束到达燃烧室壁面的最大距离。
祁东辉, 边耀璋, 刘卷苍[7]2006年在《柴油机燃用液化石油气两种方式的燃烧特性》文中研究指明根据实测示功图,计算了发动机的燃烧放热率,分析了一台小型直喷柴油机燃用液化石油气(LPG)两种方式的燃烧特性。研究表明:在小负荷运行时,预混进气方式的最高爆发压力随LPG替代率的升高逐渐降低,在大负荷运行时随替代率的升高先增后减;混合喷射方式的最高爆发压力在整个负荷范围内随替代率的升高逐渐降低。LPG替代率较小时,预混进气方式与混合喷射方式相比滞燃期较长,最高爆发压力和最大燃烧放热率较低,对应的曲轴转角滞后;LPG替代率较大时,预混进气方式的滞燃期较短,在小负荷时,最高爆发压力和最大燃烧放热率较低,但在大负荷时,最高爆发压力和最大燃烧放热率较高,对应的曲轴转角提前。
肖合林[8]2007年在《LPG压燃发动机喷雾及燃烧特性研究》文中研究指明液化石油气(LPG)以其良好的排放及混合气形成特性,已成为汽油和柴油重要的替代燃料,被视为“绿色能源”,并在发动机上得到了广泛的应用。然而,国内外在现有发动机上使用LPG,通常采用LPG缸外气化与空气混合后进入气缸燃烧的工作方式。这种燃料供给方式存在许多不足之处。为了充分利用LPG的蒸发潜热高和快速气化特性,降低燃烧温度,减少NOx排放并提高其动力性和燃油经济性,充分发挥压燃式内燃机压缩比大、热效率高的特点,克服进气道供气方式存在的诸多缺点,本文以液态LPG与柴油混溶后缸内直喷压燃改善发动机性能的作用机理为研究对象,通过开展理论分析与试验研究,深入探讨了LPG/柴油混合燃料的喷雾特性、变化规律、影响因素,以及LPG碰壁对缸内混合气形成及燃烧过程的影响等科学问题;借助于自行开发的液态LPG/柴油比例混合电控系统,进行了直喷式LPG/柴油双燃料压燃发动机的性能试验;并就LPG进气道喷射与二甲醚(DME)缸内直喷实现准均质压燃的技术问题开展了基础试验研究,对LPG、DME组合燃料准均质压燃所产生的常规及非常规污染物排放进行了定量测试。本文的研究工作为LPG等液化气体燃料在柴油机上的应用提供了一条新的技术途径,对我国多元化汽车能源战略的实施具有较高的学术和应用价值。本文的研究内容和创新点主要有以下几个方面:在广泛阅读国内外文献的基础上,对LPG应用研究的现状进行了综述,分析了现有发动机使用LPG存在的诸如由进、排气气门重迭角导致的燃料的短路损失、发动机容积效率和输出功率较低、NOx排放没有明显改善,以及难以得到良好的发动机综合性能等弊端。针对目前关于LPG/柴油混合燃料缸内直喷压燃的研究仍未见有深入报道的现状,提出了一种新的全面改善LPG发动机性能的技术方案,即采用LPG/柴油混合燃料缸内直喷压燃模式来优化LPG发动机的动力与排放性能。通过向定容室内喷射液态LPG、柴油及不同比例的LPG和柴油的混合燃料,采用高速摄影的方法,研究了喷射参数、LPG和柴油的混合比对喷雾特性的影响;对不同燃料之间的喷雾特性进行了详细的比较和分析。试验研究结果表明,在相同的喷射参数下,各种燃料中,LPG的喷雾贯穿距最短,蒸发气化的速度最快;混合燃料中LPG的含量越高,其雾化特性越好。在此基础上,采用KIVA-3V计算程序,对LPG及柴油在定容室内的喷雾过程进行了数值模拟,对燃料的喷雾场进行了详细的计算分析,并与试验结果进行了对比,计算分析结果与试验结果基本吻合。在分析、归纳前人关于喷雾碰壁研究成果的基础上,基于试验研究的结果,建立了喷雾碰壁的数学模型。该模型给出了离散液滴油膜铺展和撞壁飞溅等物理过程的数学描述,考虑了液滴、壁面、油膜上方气体层之间的相互作用,即动量和热量的交换过程。利用该模型对LPG碰壁过程进行了模拟计算,并与柴油进行了对比分析。研究表明,LPG液体蒸发较快,与柴油相比,油膜厚度较薄,LPG碰壁后在湿壁面效应会大为减弱,这在缸内混合气形成及燃烧过程中是非常有利的因素。燃料碰壁分析计算结果与试验结果对比表明,两者之间吻合较好。为了开展LPG和柴油按任意比例混合后直喷压燃的试验,设计了一套混合燃料电控供油系统。该系统使液态LPG和柴油预先在混合器中按比例混合,再通过喷油泵及喷油器向缸内喷射。液态LPG和柴油的混合比例可任意调节。为此,电路采用MCS-51系列单片机AT89C52,控制电磁阀导通时间来控制柴油和LPG流量,以实现LPG和柴油的任意混合比例。电磁阀导通时间的控制则是通过控制驱动电磁阀导通的脉宽来实现。借助于混合燃料电控供油系统,在ZS195发动机上实现了液态LPG和柴油混合、缸内直喷压燃的燃烧方式,研究了LPG与柴油混合燃料的燃烧情况。通过试验发现,在适当的LPG/柴油混合比例下,与纯柴油燃烧相比,在功率不下降的前提条件下,混合燃料燃烧时缸内的最高燃烧爆发压力变化不大,CO排放量有所上升,但HC、NOX及碳烟的排放则有较大幅度的下降。试验中还发现,适当比例混合燃料燃烧时,发动机的耗油率及排气温度较燃烧柴油时低,但燃烧产生的噪声则增大;当混合燃料中LPG的量超过一定比例时,燃烧恶化,甚至不能燃烧。在经改装的ZS195柴油机上,通过采用LPG进气道进气、DME缸内直喷引燃的方式,开展了不同比例的高辛烷值燃料(LPG)和高十六值燃料(DME)相组配的可变燃料特性准均质压燃(QHCCI)基础试验研究。试验发现,采用这种燃烧方式,可在一定程度上实现着火点的控制,并使发动机在较大的负荷范围内工作。同时,当混合气中LPG较浓时,发动机燃烧不太稳定,排放、噪声都会升高。试验中还测试了燃烧所产生的HC、CO、NOX及非常规污染物甲醛和甲酸甲酯的排放。测试结果表明,随着混合气中LPG浓度的升高,HC、NOX、甲醛及甲酸甲脂的排放都会升高,CO的排放则呈现中间高,两头低的特点。且随着负荷的增大,发动机的污染物排放量均有所下降。
孟凡彬[9]2008年在《秸秆成型燃料富氧气化气作为机动车燃料研究》文中研究表明从降低运行成本和减少环境污染的角度出发,目前我国部分城市公交车、出租车和教练车以天然气作为汽、柴油的代用燃料。生物质富氧气化可以获得中热值气体,能满足作为机动车代用燃料的一般条件。生物质是清洁的可再生能源,资源丰富、价格低廉,其单位热值价格低于天然气。结合环境、技术和经济性叁个方面考虑,生物质富氧气化气有作为天然气代用燃料的可能性。本文利用30kW生物质气化发电试验台,研究了秸秆成型燃料气化行为,采用对比试验研究了秸秆空气气化气和富氧气化气作为车用燃料的行驶特性和尾气排放特性。空气气化试验结果表明:生物质原料水分、粒径对生物质气化有一定影响;使用空气预热器可以改变气化当量比,从而改变气体成分;空气气化合适的当量比为0.28-0.31。富氧气化试验结果表明:富氧气化可以大幅度改善气体热值。当量比为0.23左右、氧气浓度为86%时可以取得较好的综合效果,气化效率达到72%,热值达到10500kJ/m3;气化炉还原区温度保持在650-770℃之间时能获得较理想的热值。行驶试验表明:生物质气化气与机动车发动机有良好的适应性;使用富氧气化气可以改善发动机的动力性和最大速度,但出现了爆燃现象。尾气排放特性表明:燃料变化对CO排放特性没有显着影响,对HC和NOx排放影响较大。使用秸秆成型燃料气化气作为车载燃料,其尾气排放远远低于GB18285-2005中规定的排放限值,其中CO,HC排放仅为排放限值的5.56%和1.11%,清洁性较好。最后,利用成本-效果法对生物质气化气作为机动车燃料进行了经济性分析,确定各影响因素的主次关系,进行了敏感性分析。并根据实验结果分析了生物质富氧气化气作为车用燃料的市场前景。
白雪双[10]2007年在《普通柴油机燃用乳化型生物柴油的实验研究》文中认为能源问题是影响一个国家政治、经济和可持续发展的重要因素。20世纪70年代，中东战争引发了全球性能源危机，人们深刻认识到石油、煤、天然气等化石能源的有限性。近几年迅速崛起的汽车业，成了谋杀原油的头号杀手。据统计，2003年我国原油消费量2.52亿吨，全年原油进口量9112.63万吨，其中，车用燃油消耗达到7000万吨，约占2003年石油消费量的30％左右，而今后汽车消耗原油量的比例将升至50％，中国的轿车普及率还只是美国的一个零头，可以看到随着汽车数量的增加，耗油量将大幅度增加。随着汽车保有量的不断增加，汽车排放对生态环境、人类健康和经济发展所造成的严重影响，已经受到各国政府和人民的普遍关注。据美国的研究报导，大气中的污染物约50％来自汽车排放，20世纪以来汽车尾气排放的大量二氧化碳、二氧化硫和氯氟烃等污染物破坏了生态环境，由于二氧化碳、二氧化硫排放造成的“温室效应”导致气候变暖、酸雨巨增。汽车尾气中含有的污染物已经严重地污染了城市的空气。本文的主要研究内容就是在这种背景下提出的，以乳化型生物柴油为发动机代用燃料，会很好解决能源和污染这两大难题。本文全面、系统地查阅和收集了国内外有关发动机代用燃料及其在发动机上应用技术的文献资料，并进行了细致的分析和探讨。在借鉴其它发动机代用燃料应用于发动机的基础上，借助各种实验仪器和设备，完成了乳化型生物柴油的物理特性实验研究，掌握了不同比例乳化型生物柴油的物理特性。获得最佳的乳化型生物柴油油品试样后，将其应用于经过简单改装后的普通柴油机，做柴油机的负荷特性试验、排放特性试验、烟度特性实验以及在空载怠速下发动机特性实验，并且与柴油机燃用普通柴油的试验结果进行对比，分析两种试验结果的不同并分析原因。本文在完成以上试验与分析外，将会对试验中存在的问题和不足进行总结，明确今后的改进方向，为以后同类的设计与试验提供科学的依据和参考，为今后乳化型生物柴油的应用推广奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]. 柴油机与LPG/柴油双燃料混合喷射发动机的特性对比研究[D]. 程前. 长安大学. 2003
[2]. 生物柴油雾化质量的改善方法研究[D]. 汪月英. 长安大学. 2012
[3]. 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
[4]. 柴油机燃用液化石油气两种方式的排放比较[J]. 祁东辉, 张春化, 边耀璋. 长安大学学报(自然科学版). 2004
[5]. LPG/柴油混合燃料喷雾的研究[D]. 武涛. 长安大学. 2004
[6]. 柴油与LPG/柴油双燃料喷雾特性的对比[J]. 曹建明, 武涛, 程前, 祁东辉, 边耀璋. 交通运输工程学报. 2003
[7]. 柴油机燃用液化石油气两种方式的燃烧特性[J]. 祁东辉, 边耀璋, 刘卷苍. 长安大学学报(自然科学版). 2006
[8]. LPG压燃发动机喷雾及燃烧特性研究[D]. 肖合林. 华中科技大学. 2007
[9]. 秸秆成型燃料富氧气化气作为机动车燃料研究[D]. 孟凡彬. 沈阳航空工业学院. 2008
[10]. 普通柴油机燃用乳化型生物柴油的实验研究[D]. 白雪双. 东北林业大学. 2007
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