低壓LPG缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成策略的基礎(chǔ)研究.pdf

1、低碳是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。LPG(Liquefied Petroleum Gas，液化石油氣)的主要成分為C3和C4的烷烴，與汽油相比，其碳?xì)浔?C/H)低、辛烷值和蒸汽壓高，而混合氣熱值相當(dāng)且單位熱值價(jià)格低，有很大的CO2和其他污染物減排潛力，是一種優(yōu)良的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料。進(jìn)氣道液態(tài)LPG噴射可獲得與同排量進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)等同的動(dòng)力性，并能降低有害排放，而使用液態(tài)LPG缸內(nèi)直接噴射可進(jìn)一步改善LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性

2、和排放特性。
　　 LPG的蒸汽壓比汽油的高得多，更容易形成均質(zhì)混合氣，有可降低缸內(nèi)直接噴射壓力的潛力。因此，本文考察了液態(tài)LPG以較汽油直噴低的壓力噴射時(shí)混合氣的形成過程。
　　 首先，使用數(shù)值解析的方法探討了保證LPG液化條件下，降低噴射壓力形成均質(zhì)混合氣的可能性。在使用可視化實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了數(shù)值解析方法可行性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使用數(shù)值解析方法研究了2MPa噴射壓力下，進(jìn)氣前期噴射時(shí)，LPG均質(zhì)混合氣的形成過程。結(jié)果表明

3、：大負(fù)荷工況時(shí)，兩進(jìn)氣閥同時(shí)打開，形成的進(jìn)氣滾流在壓縮過程末期破碎成小尺度的湍流；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)氣斜渦流在壓縮過程末期進(jìn)一步加強(qiáng)了燃燒室內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)；采用進(jìn)氣過程前期(60～80°CAATDC)噴射時(shí)，即使負(fù)荷不同，由于LPG噴霧前端追趕活塞頂部，壓縮終了時(shí)，在燃燒室內(nèi)均可形成較為均勻的可燃混合氣。
　　 部分負(fù)荷工況下形成分層混合氣可進(jìn)一步提高燃料經(jīng)濟(jì)性。目前，商品化直噴汽油機(jī)主要采用壁面引導(dǎo)方式形成

4、分層混合氣，但易形成壁面燃油附著，造成HC排放升高。LPG的易蒸發(fā)性可顯著改善這一缺點(diǎn)。為此，本文使用數(shù)值解析的方法研究了壁面引導(dǎo)方式下，LPG以5MPa壓力噴射時(shí)分層混合氣的形成過程。結(jié)果表明：與汽油相比，相同的噴射提前角下，LPG噴束在離開噴嘴后迅速擴(kuò)散，貫穿距離變短，導(dǎo)致部分負(fù)荷情況下，在壓縮過程末期接近點(diǎn)火時(shí)刻時(shí)，噴霧前端的濃混合氣尚未被彎曲活塞頂面引導(dǎo)到火花塞電極位置；因此采用旋流噴嘴的壁面引導(dǎo)式燃燒系統(tǒng)使用LPG燃料時(shí)，部分