能源短缺和環(huán)境污染是目前人類所面臨的最大挑戰(zhàn)。柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機因其具有高熱效率和低排放的潛力,有關它的研究日益受到人們的重視。目前,柴油噴油策略對柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒主要反應路徑的影響機理尚不清楚。為此,本文采用發(fā)動機臺架試驗和三維數(shù)值模擬兩種手段,從宏觀和微觀的角度去探究不同柴油噴油策略下柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒過程和有害排放物的生成機理。首先,構建柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒機理。使用正十六烷表征柴油,使用甲烷,乙烷和丙烷的混合物表征天然氣。采用DRG、DRGEP、敏感性分析、ROP分析和異構物集總等方法,簡化正十六烷詳細機理;結合強力敏感性分析優(yōu)化簡化機理關鍵反應的動力學參數(shù);將正十六烷子機理耦合到天然氣簡化機理中,構建一個包含155種組分和645個反應的柴油/天然氣雙燃料簡化機理。對其模擬點火延遲、組分濃度、層流火焰速度和雙燃料發(fā)動機燃燒的結果進行實驗驗證,結果表明,該簡化機理能夠模擬實際柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機缸內燃燒過程。然后,對雙燃料模式下柴油單次噴射策略（噴油壓力和噴油正時）進行探究,結果表明,在大負荷工況下,提高噴油壓力或者提前噴油,BTE均會顯著... 

【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

010-2019年中國汽車銷量情況[1]

謨爰幽么笪鞲?Westport)公司合作，創(chuàng)造了世界上第一套HPDI噴射系統(tǒng)。上個世紀九十年代末，第一臺HPDI天然氣發(fā)動機問世。西港公司將該發(fā)動機應用于公交車上。與傳統(tǒng)柴油燃燒相比，HPDI天然氣發(fā)動機的NOX排放減少一半，CO2排放降低四分之一，幾乎不產生soot排放。西港公司的成功極大鼓舞了世界上的內燃機工程師對柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機研究的積極性�？ㄌ乇死展驹谖鞲酃狙芯康幕A上，將柴油和天然氣分開噴射，即采用兩條高壓共軌，一條噴射柴油，另一條則噴射天然氣，并采用缸內直噴將這兩種燃料噴入氣缸[48]。圖1-2HPDI噴嘴結構，紅色為引燃劑，綠色為低反應活性氣體[47]Fig.1-2HPDInozzlestructure,redasignitionagent,greenaslowreactivegas[47]由于HPDI噴嘴造價昂貴，研究者們便提出另一種雙燃料的燃燒方式——柴油微引燃技術(DieselPilotIgnition,DPI)。該技術是采用盡可能少的柴油量來點燃天然氣，并且不同燃料使用不同的高壓共軌。而且燃料的噴射位置也不同。在進氣道中噴射天然氣，將柴油缸內直噴。這樣，就大大降低了噴油器的制造成本，并提高各個噴油器的使用壽命。與此同時，美國BKM公司使用極少的柴油量（接近總能量的1%）來引燃天然氣，為柴油/天然氣發(fā)動機開辟出了另一條研究思路。國際上的研究者們探究了不同的參數(shù)

廣西大學碩士學位論文柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒機理構建及噴油策略研究11圖2-1發(fā)動機試驗臺架設置Fig.2-1Testenginedevicesetting2.2試驗方案及試驗的設計在單次噴射試驗時，發(fā)動機轉速固定在1220r/min，天然氣替代率和EGR率分別為90%和0%。扭矩為810Nm（約48%負荷）和1215Nm（約71%負荷）。噴油壓力從60MPa到160MPa，噴油正時從6°CAATDC到24°CAATDC。在多次噴射試驗時，保持發(fā)動機轉速1220r/min，扭矩為810Nm（相當于48%的負荷），噴油壓力138MPa，EGR率0%，天然氣替代率為87%。預噴率：33%，48%和66%；預噴正時：–50°CAATDC~–10°CAATDC；主噴正時：–12°CAATDC~–3°CAATDC。在雙燃料發(fā)動機中，天然氣采用進氣道噴射，柴油采用缸內直噴的噴油策略。由于雙燃料發(fā)動機使用兩種理化性質完全不同的燃料，因此引入熱值折合油耗(BreakSpecificFuelConsumption,BSFC)的概念，即將天然氣釋放的能量換算成對應的柴油的消耗量，公式定義如下：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]全球天然氣市場發(fā)展及趨勢[J]. 單衛(wèi)國.  中國能源. 2011(01)

博士論文
[1]天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機燃燒的數(shù)值研究及優(yōu)化[D]. 吳振闊.湖南大學 2018
[2]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒策略的研究[D]. 李坤穎.華南理工大學 2016
[3]缸內直噴汽油機碳煙顆粒生成機理及實驗研究[D]. 安彥召.天津大學 2016
[4]含氧燃料顆粒狀態(tài)特征及前驅體形成機理研究[D]. 李銘迪.江蘇大學 2014

碩士論文
[1]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機噴油策略的試驗及仿真研究[D]. 朱召軍.廣西大學 2019
[2]多組分柴油替代燃料簡化機理的構建及數(shù)值模擬研究[D]. 呂德淋.廣西大學 2019
[3]柴油—天然氣雙燃料發(fā)動機燃燒及排放特性數(shù)值仿真研究[D]. 張格健.哈爾濱工程大學 2017
[4]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機柴油噴油控制策略試驗研究[D]. 李永志.天津大學 2014



本文編號：3451550