LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

第一章绪论 (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 LNG的理化特性和在柴油机上的应用 (1)

1.2.1 LNG的理化特性 (1)

1.2.2 LNG在柴油机上的应用 (3)

1.3 LNG汽车发展现状 (4)

1.4 天然气/柴油双燃料发动机燃烧特性的国内外研究现状 (5)

1.5 本文的主要研究内容 (7)

第二章 LNG/柴油双燃料发动机台架试验系统设计 (8)

2.1 试验研究对象 (8)

2.2 LNG供给系统 (10)

2.3 双燃料发动机电控系统 (12)

2.4 缸压测量系统 (13)

2.4.1 缸压测量原理 (14)

2.4.2 燃烧分析仪 (14)

2.4.3 缸压传感器 (15)

2.4.4 曲轴转角传感器及曲轴转角适配器 (16)

2.4.5 电荷放大器 (17)

2.5 其它数据的测量 (17)

2.6 本章小结 (18)

第三章试验数据处理 (19)

3.1 缸压的处理 (19)

3.2 燃烧放热率的计算 (20)

3.3 其它参数的计算 (24)

3.3.1 压力升高率 (24)

3.3.2 缸内温度 (24)

3.3.3 燃烧循环变动 (24)

3.3.4 指示热效率 (25)

3.3.5 掺烧比 (25)

3.4 本章小结 (26)

第四章 LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性分析 (27)

4.1 掺烧比对双燃料发动机燃烧特性的影响 (27)

4.1.1 缸内压力分析 (27)

4.1.2 压力升高率分析 (29)

4.1.3 缸内温度分析 (29)

4.1.4 燃烧放热规律分析 (30)

4.1.5 循环变动分析 (31)

4.1.6 其他分析 (35)

4.2 引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性的影响 (37)

4.2.1 缸内压力分析 (37)

4.2.2 压力升高率分析 (38)

4.2.3 缸内温度分析 (38)

4.2.4 燃烧放热规律分析 (39)

4.2.5 循环变动分析 (40)

4.2.6 其他分析 (43)

4.3 负荷对双燃料发动机燃烧特性的影响 (45)

4.3.1 缸内压力分析 (45)

4.3.2 压力升高率分析 (46)

4.3.3 缸内温度分析 (47)

4.3.4 燃烧放热规律分析 (47)

4.3.5 循环变动分析 (48)

4.3.6 其他分析 (51)

4.4 本章小结 (53)

第五章总结与展望 (54)

5.1 总结 (54)

5.2 展望 (55)

参考文献 (57)

攻读学位期间取得的研究成果 (61)

致谢 (62)

第一章绪论

1.1 研究背景

内燃机以热能利用率高、功率范围广、适应性能好、结构紧凑和使用方便的优势，在世界原动力机上占据了绝大部分，被广泛应用于国民经济的各个领域；正是内燃机的存在使得其他行业也得到了充足的发展，为人类生活带来便利的同时，也充分促进了社会的全面发展[1]。汽油和柴油作为传统内燃机的燃料，都是以石油为原料而炼制获得的。近年来，汽油和柴油消耗量随汽车保有量的增加而逐年攀升，汽车排放所产生的污染物也骤然上升。在21世纪，人类面临着能源短缺和环境恶化的双重困扰，推广使用车用替代燃料就可以解决这一问题。

所以，寻找一种清洁的车用替代燃料是解决现有的能源短缺和环境污染问题的有效途径。随着节能减排备受关注，对于车用替代燃料的研究成为了一项非常重要的课题。

1.2 LNG的理化特性和在柴油机上的应用

在世界能源领域，煤炭、石油和天然气并列为三大支柱，都是当今世界必不可少的重中之重的能源。LNG（液化天然气）被称为车用内燃机的绿色代用燃料，在节能减排方面发挥着越来越重要的作用，国内外研究学者对LNG汽车的研究步伐也随之加速。

1.2.1 LNG的理化特性

2010年底，中国的常规天然气有52万亿m3的地质资源量，其中最终可采资源约占61.5%；埋深两千米以浅煤层气约有36.8万亿m3的地质资源量，可采资源量约占29.3%；页岩气有25万亿m3的可采资源量，和常规天然气的可开采资源差不多[2]。凭借我国得天独厚的天然气资源优势，可以大力发展、推广以及应用天然气汽车。

以清洁能源著称的天然气，根据其化学成分和状态，可以分为液化天然气（LNG）和压缩天然气（CNG）。天然气绝大部分的成分是CH4，还含有少量C2H6、C4H10、C5H12、CO2、CO以及H2S等[3]，燃烧后主要生成H2O和CO2；与石油相比，天然气对环境的污染程度大大降低，几乎忽略不计，所以NG是一种绿色环保的代用燃料。本文主要研究的是LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性，故对LNG、柴油以及其它车用燃料的理化特