二次喷油对柴油-天然气双燃料发动机燃烧过程的影响

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1、分类号ＴＫ４３１单位代码：１０１８３：研究生学号：２０１５４２２１２３密级：公开吉林大学硕士学位论文学术学位（）二次喷油对柴油／天然气双燃料发动机燃烧过程的影响ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｓｏｆＴｗｉｃｅＤｉｅｓｅｌＩｎｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｊＰｒｏｃｅｓｓｏｆＤｉｅｓｅｌ／ＮａｔｕｒａｌＧａｓＤｕａｌＦｕｅｌＥｎｇｉｎｅ作者姓名：邵明洋专业：动力工程及工程热物理研究方向：内燃机公害与控制指导教师：王忠恕教授培养单位：汽车工程学院￣２０１８年４月二次喷油对柴油／天然气双燃料发动机燃烧过程的影响Ｔｈ

2、ｅＥｆｆｅｃｔｓｏｆＴｗｉｃｅＤｉｅｓｅｌＩｎｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｊＰｒｏｃｅｓｓｏｆＤｉｅｓｅｌ／ＮａｔｕｒａｌＧａｓＤｕａｌＦｕｅｌＥｎｉｎｅｇ作者姓名：邵明洋？专业名称．动力工程及工程热物理指导教师：王忠恕教授，学位类别：工学硕士答辩曰期：以《年（月＞曰丨未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。

3、＿吉林大学博士（或硕士）学位论文原创性声明：本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：７Ｗ８年６月十曰摘要二次喷油对柴油/天然气双燃料发动机燃烧过程的影响柴油/天然气双燃料发动机作为一种天然气发动机的重要类型，目前得到了广泛的关注与研究。柴油/天然气发动机以天然气作为主燃料，少量柴油作为引燃燃料直喷到缸内

4、引燃天然气。但柴油/天然气双燃料发动机至今还有一定的不足，其中包括中低负荷下，双燃料发动机采用较大的天然气替代率时，热效率较低，THC排放较高。为了从喷油策略方面找到解决这一问题的方法，本文在一台柴油/天然气双燃料发动机上，基于发动机典型工况研究了不同喷油策略对关键燃烧参数和排放评价指标的影响规律。其中不同的喷油策略包括一系列喷油参数，如单次喷射的喷油时刻（SOI）与喷油压力（Ps），二次喷射的第一次喷油时刻（SOI1）、第二次喷油时刻（SOI2）、第一次喷油质量比（m1）以及喷油压力（Pd）等。本文以A25（1335r/min，375N·m）与A50（1335r/min，750N·m）两种工

5、况为例分析中低负荷下不同喷油策略的影响规律。首先，采用柴油的单次喷射时，单次喷油时刻SOI决定了引燃柴油的着火模式。对于小负荷，当SOI早于某一时刻时，引燃柴油的燃烧模式发生了变化。在这种燃烧模式下，双燃料发动机能够解决THC和NOx排放之间的trade-off关系，实现更高的热效率。对于中等负荷，缸内燃烧和排放随单次喷油时刻SOI的变化与小负荷时类似，区别在于中等负荷由于过高的缸内爆发压力和压力升高率的限制，未能实现柴油燃烧模式的转变，但最早的SOI已经实现了与原柴油机接近的有效热效率水平。其次，采用柴油的二次喷射时，通过对比单次喷射与二次喷射的放热率曲线以及对喷油质量比的研究，可以判断不同

6、的二次喷油时刻的组合下两次喷射柴油的燃烧顺序及其作用有着较大的区别。对于较早的第二次喷油时刻SOI2，两次喷射柴油的燃烧顺序在不同的第一次喷油时刻SOI1下有三种不同的情况，分别是第一次喷射的柴油先燃烧，第二次喷射的柴油后燃烧，两个放热率峰值之间有一定的间隔；第一次喷射的柴油燃烧开始后第二次喷射的柴油很快开始燃烧，只有一个放热率峰值；第二次喷射的柴油先燃烧，第一次喷射的柴油后燃烧，两个放热率峰值之间有一定的间隔。而对于较晚的SOI2只有前两种情况。再次，采用二次喷射时为实现较高的热效率，二次喷油时刻SOI1和SOI2都应较为提前，但第一次喷油时刻SOI1不能过早，两次喷油的时刻间隔不能过大，否

7、则会引起点火能量过于分散。二次喷油质量比m1和喷油压力P在不同的二次喷油时刻下起到的作用可能有着很大的区别，但一般情况下，这两个参数取I得中间或稍大值时双燃料发动机的燃烧和排放性能较好。最后，针对分析的两种工况对单次喷射和二次喷射进行优化。对于A25工况，85%替代率，相较于传统的单次喷油时刻，优化后的单次喷射热效率提高了7.72%（从27.44%提高到了35.16%），二次喷射提高了6.92%（