分層稀燃LPG缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成過(guò)程的理論研究.pdf

1、液化石油氣(LPG)主要成分是C3H8和C4H10，與汽油相比，具有碳?xì)浔鹊?，辛烷值和蒸汽壓高，混合氣熱值相?dāng)而單位熱值價(jià)格低的特點(diǎn)，具有很大的UBHC、NOx等污染物減排的潛力，良好的經(jīng)濟(jì)性和排放性能使LPG成為優(yōu)良的汽車(chē)代用燃料之一。但目前LPG發(fā)動(dòng)機(jī)多采用預(yù)混合均質(zhì)燃燒，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性均較差，而采用液態(tài)LPG缸內(nèi)直噴可顯著改善動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能，特別是分層稀燃可顯著提高部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性。LPG與汽油迥異的燃料性質(zhì)決定了

2、兩者會(huì)有截然不同的混合氣形成過(guò)程，而混合氣形成對(duì)于組織燃燒過(guò)程又有決定性影響，因此LPG缸內(nèi)直噴混合氣形成過(guò)程的研究對(duì)優(yōu)化LPG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放性能具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 LPG液態(tài)噴射時(shí)發(fā)生的閃急沸騰現(xiàn)象，對(duì)燃料的蒸發(fā)霧化具有非常重要的影響。現(xiàn)有的通用CFD軟件FIRE內(nèi)不具備本文中涉及的LPG的物性參數(shù)及描述閃急沸騰現(xiàn)象的噴霧蒸發(fā)模型，因此本文對(duì)FIRE的燃料數(shù)據(jù)庫(kù)及蒸發(fā)方程進(jìn)行了修正，用User Functi

3、on添加到FIRE軟件后，數(shù)值解析了液態(tài)LPG的噴霧發(fā)展過(guò)程，并且與可視化實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性。
　　 在上文基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使用數(shù)值解析方法研究了壁面引導(dǎo)下，不同工況時(shí)混合氣的形成過(guò)程。結(jié)果表明：大負(fù)荷工況時(shí)，兩進(jìn)氣閥同時(shí)打開(kāi)，進(jìn)氣前期噴射形成了均質(zhì)功率混合氣；部分負(fù)荷工況時(shí)關(guān)閉一個(gè)進(jìn)氣閥，所形成的進(jìn)氣斜渦流在壓縮過(guò)程術(shù)期進(jìn)一步加強(qiáng)了燃燒室內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)，采用壓縮后期(60℃A BTDC)噴射時(shí)在燃燒室內(nèi)能夠

4、形成良好的分層混合氣。
　　 此外，本文還提出了一種采用多孔噴嘴的新型復(fù)合引導(dǎo)方式形成LPG分層混合氣的方法。初步數(shù)值解析結(jié)果表明：一部分燃油采用噴霧引導(dǎo)方式直接向火花塞附近噴射形成可燃混合氣，另一部分燃油采用壁面引導(dǎo)方式在凹坑內(nèi)卷吸渦和壁面的雙重作用下，形成的混合氣向火花塞方向運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)火時(shí)刻(15℃ABTDC)時(shí)在火花塞處能夠形成分層稀薄的混合氣。復(fù)合引導(dǎo)方式既能解決部分負(fù)荷工況火花塞電極附近混合氣過(guò)濃，UBHC、NOx排放升