分層稀燃LPG缸內(nèi)直噴發(fā)動機混合氣形成過程的理論研究.pdf

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

2、兩者會有截然不同的混合氣形成過程，而混合氣形成對于組織燃燒過程又有決定性影響，因此LPG缸內(nèi)直噴混合氣形成過程的研究對優(yōu)化LPG發(fā)動機燃燒和排放性能具有重要的理論意義和應用價值。
　　 LPG液態(tài)噴射時發(fā)生的閃急沸騰現(xiàn)象，對燃料的蒸發(fā)霧化具有非常重要的影響?，F(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FIRE的燃料數(shù)據(jù)庫及蒸發(fā)方程進行了修正，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)展過程，并且與可視化實驗結果進行了比較，驗證了計算方法的可行性。
　　 在上文基礎上，進一步使用數(shù)值解析方法研究了壁面引導下，不同工況時混合氣的形成過程。結果表明：大負荷工況時，兩進氣閥同時打開，進氣前期噴射形成了均質(zhì)功率混合氣；部分負荷工況時關閉一個進氣閥，所形成的進氣斜渦流在壓縮過程術期進一步加強了燃燒室內(nèi)的湍流運動，采用壓縮后期(60℃A BTDC)噴射時在燃燒室內(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合引導方式形成LPG分層混合氣的方法。初步數(shù)值解析結果表明：一部分燃油采用噴霧引導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動，點火時刻(15℃ABTDC)時在火花塞處能夠形成分層稀薄的混合氣。復合引導方式既能解決部分負荷工況火花塞電極附近混合氣過濃，UBHC、NOx排放升