使用LPG-柴油混合燃料的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與廢氣排放特性

1、使用LPPG柴柴油混合合燃料的的壓燃式式發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)燃燒與與廢氣排排放特性性摘要 為為了減少少污染物物排放，尤尤其是來(lái)來(lái)自直噴噴式（DDI）柴柴油發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)排出出的煙和和氮氧化化物，工工程師們們提出了了各種解解決方案案，其中中之一就就是用氣氣體燃料料作為部部分燃料料補(bǔ)充柴柴油來(lái)使使用。使使用液化化石油氣氣作為替替代燃料料是一種種很有前前景的解解決方案案。柴油油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)中使用用石油氣氣很有潛潛力，既既經(jīng)濟(jì)又又環(huán)保。液化石石油氣其其較高的的自燃溫溫度有非非常大的的優(yōu)勢(shì)，使使得傳統(tǒng)統(tǒng)柴油發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的壓縮比比能夠維維持下去去。 本本文描述述的是在在一個(gè)單單缸直噴噴式柴油油機(jī)進(jìn)行行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)已已經(jīng)

2、過(guò)適適當(dāng)改動(dòng)動(dòng)能在液液化石油油氣-柴柴油混合合燃料條條件下運(yùn)運(yùn)行，并并使用不不同混合合率的液液化石油油氣與柴柴油混合合燃料（00，110，220，330，440）。比較結(jié)結(jié)果是在在不同的的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速和和負(fù)載對(duì)對(duì)比與傳傳統(tǒng)的柴柴油和混混合燃料料對(duì)比下下得出的的，來(lái)揭揭示混合合燃料燃燃燒對(duì)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)性性能和尾尾氣排放放的影響響。1。簡(jiǎn)介介 目目前，各各種替代代燃料已已在研究究，目的的是減少少柴油發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)柴柴油燃料料的消耗耗和氮氧氧化物（NOx）和微粒排放量。因?yàn)槠涫橹递^低，液化石油氣（LPG）和壓縮天然氣（CNG）是最廣泛使用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。斯內(nèi)爾格羅夫等1指出，歐洲測(cè)試循環(huán)中，在25 C

3、時(shí)，與使用無(wú)鉛汽油相比，使用LPG給車輛減少排放帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的效益。根據(jù)報(bào)告碳?xì)浠衔铮℉C）排放量降低40，一氧化碳（CO）的降低60，二氧化碳（CO2）大幅減少。這主要因?yàn)?，和汽油相比LPG有高的氫/碳比。根據(jù)Yoong和Watkins 2，因其較高的熱效率，所以，提高燃油經(jīng)濟(jì)利用可從使用LPG的內(nèi)燃機(jī)獲得，而不是無(wú)鉛汽油。這是因?yàn)長(zhǎng)PG有較高的辛烷值，通常純丙烷辛烷值（RON）為112，這樣能在高壓縮比時(shí)阻止爆燃出現(xiàn)。 Homeyer等3指出，與使用無(wú)鉛汽油對(duì)比，使用LPG時(shí)在功率輸出方面存在一不利因素，原因是部分進(jìn)氣被LPG取代，燃?xì)獾捏w積比遠(yuǎn)大于其液態(tài)。在雙燃料壓燃式（CI）發(fā)動(dòng)機(jī)中

4、，液化石油氣為主要燃料，一定數(shù)量的柴油作為點(diǎn)火源，像在傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)里一樣，LPG和空氣氣一起引入和壓縮。因其有高的自燃溫度，LPG和空氣的混合氣不會(huì)自燃。少量的柴油在壓縮沖程快結(jié)束時(shí)注入缸內(nèi)引燃混合氣，這時(shí)柴油自燃并產(chǎn)生點(diǎn)火源給周圍空氣-LPG混合氣。那些柴油可由傳統(tǒng)柴油機(jī)的噴射裝置噴入，其通常只是提供一小部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出4,5。 Karim 等 6,7已經(jīng)指出，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷，LPG濃度更低時(shí)，注入的燃料點(diǎn)火延遲將增加，分散均勻的部分LPG仍未燃，致使排放效果較差。因?yàn)長(zhǎng)PG-空氣混合氣稀釋了，低負(fù)荷下的LPG燃燒效果欠佳導(dǎo)致高的CO和未燃HC含量的排放。但是，在高負(fù)荷下，LPG進(jìn)

5、氣量增加會(huì)導(dǎo)致，在柴油霧化附近不受控制的反應(yīng)速率增加，從而敲缸。 本本文的目目的是考考察一臺(tái)臺(tái)測(cè)試的的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)在采用用LPGG-柴油油混合燃燃料，尾尾氣排放放和運(yùn)行行特點(diǎn)。正因如如此，在在作者的的實(shí)驗(yàn)室室的直噴噴式試驗(yàn)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)上進(jìn)行行測(cè)試研研究。對(duì)對(duì)試驗(yàn)機(jī)機(jī)子適當(dāng)當(dāng)改進(jìn)后后以適應(yīng)應(yīng)使用混混合燃料料，有兩兩套設(shè)備備進(jìn)行測(cè)測(cè)量，均均在變化化的運(yùn)行行條件下下進(jìn)行，一一是只使使用柴油油，另一一個(gè)是使使用混合合燃料。處理被被測(cè)汽缸缸壓力數(shù)數(shù)據(jù)信息息，從而而推導(dǎo)揭揭示了混混合燃料料對(duì)放熱熱速率、燃燒時(shí)時(shí)間、著著火延遲遲期,汽汽缸壓力力和有效效油耗率率(b.s.ff.c)的影響響。此外外,排放放測(cè)量數(shù)數(shù)據(jù)

6、的分分析揭示示了混合合燃料燃燃燒對(duì)污污染物形形成機(jī)理理的影響響。2.LPPG和柴柴油的性性能介紹紹 液化石油油氣是由由天然氣氣生產(chǎn)和和原油提煉煉的副產(chǎn)產(chǎn)物。液液化石油油氣和柴柴油的主主要性能能已經(jīng)在在表1中中給出，在在表里也也給出了了混合燃燃料的性性能?？煽梢钥闯龀觯琇PPG在室室溫常壓壓下是氣氣態(tài)，需需在壓力力保持在在約0.5兆帕帕和溫度度25條件下下，來(lái)保保證它是是液態(tài)。為了表表示出混混合燃料料中的LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)，我們們使用了了下面的的表達(dá)式式： 當(dāng)zz=0%，代表表柴油燃燃料，zz=100%,zz=200%,zz=300%,zz=400%表示示LPGG在混合合燃料里里的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)。

7、從表一一可以看看出，隨隨著LPPG的質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)的增加加，混合合燃料的的質(zhì)量低低熱值和和蒸發(fā)熱熱值也增增加，但但體積低低熱值確確減少。3.1實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備備 使用的的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)為單缸缸，自然然吸氣，四四沖程，風(fēng)風(fēng)冷，直直噴，高高速，帶帶燃燒室室的ZHH11005W柴柴油發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)。該該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的基本本數(shù)據(jù)見(jiàn)見(jiàn)圖2。使用高高壓燃油油泵噴射射，其噴噴嘴為直直徑8毫毫米，其其有四個(gè)個(gè)噴油孔孔（每孔孔直徑為為0.332毫米米）。這這個(gè)噴油油嘴置于于燃燒室室中心，開(kāi)開(kāi)啟壓力力為188Mpaa。在本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中，LLPG柴油燃燃料如液液化氣燃燃料一樣樣制備，如如圖1。首先，往空LPG箱里灌入少量的柴油,其次，通過(guò)壓縮

8、氮?dú)?，在油箱里產(chǎn)生一定的壓力（該壓力不低于LPG飽和蒸汽壓）。最后，由加壓氮?dú)獍岩欢ㄙ|(zhì)量的LPG壓到柴油里，用手搖LPG管，并立即開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。燃料出口位于管底?；旌先剂贤ㄟ^(guò)過(guò)濾器和電磁磁閥，直接進(jìn)入注射泵，這樣可以過(guò)濾雜質(zhì)，迅速切斷燃料供給，保證實(shí)驗(yàn)安全，并防止發(fā)動(dòng)機(jī)受損?；旌先剂贤ㄟ^(guò)活塞注入汽缸，剩余的燃料則進(jìn)入回油管，被回收利用。LPG的蒸汽壓力非常高，在燃油系統(tǒng)極易發(fā)生氣阻,因此有必要把LPG壓力加大到約2.0Mpa，防止氮?dú)饣驓獗米枞?帶計(jì)計(jì)時(shí)功能能的高精精密電子子秤每330秒測(cè)測(cè)量燃油油的流量量。安裝裝Kisstleer電換換能器和和Kisstleer電荷荷放大器器，用來(lái)來(lái)監(jiān)控汽汽缸

9、壓力力（1000個(gè)工工作周期期取平均均值），并并使用CCB5666燃燒燒分析儀儀記錄測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)據(jù)。氣體體排放量量的通過(guò)過(guò)ACLL Diigass 40000測(cè)測(cè)量，該該儀器專專門為專專門檢測(cè)測(cè)NOxx的化學(xué)學(xué)發(fā)光測(cè)測(cè)量器，HHC由火火焰電離離探測(cè)分分析儀(FIDD)分析析，COO和COO2由非非分散（NNDIRR）紅外外分析儀儀分析。煙霧則則由部分分流煙霧霧不透明明性測(cè)量量?jī)x測(cè)量量（AVVL DDismmokee 40000）。該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)安裝如如圖1（bb）。測(cè)測(cè)量裝置置的主要要技術(shù)要要求和解解決方案案如表33所示。3.2。試驗(yàn)條條件檢查查對(duì)所處情情況檢驗(yàn)驗(yàn)后空氣氣進(jìn)氣溫溫度是223CC。測(cè)量量

10、是采取取在6組組不同的的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)負(fù)荷，相相應(yīng)于全全負(fù)荷的的15%,300%,445%,60%,755%和990%,有兩個(gè)個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速：15000和220000r/分分鐘，其其均在柴柴油和混混合燃料料下運(yùn)行行。 當(dāng)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)正使用用柴油運(yùn)運(yùn)行時(shí),閥門11(V11)是開(kāi)開(kāi)放和閥閥門2(V2)關(guān)閉,當(dāng)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)使用用混合燃燃料運(yùn)行行時(shí)，VV1關(guān)閉閉和V22打開(kāi)【如如圖1(b)】在在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)運(yùn)行新新一組混混合燃料料前,允允用充分分的時(shí)間間消耗剩剩下的燃燃料。表表4給出出對(duì)應(yīng)地地柴油和和混合燃燃料的質(zhì)質(zhì)量流量量率，并并在所有有的情況況下進(jìn)行行了測(cè)定定?；旌虾先剂系牡钠骄既剂嫌行в秃穆事剩窃谠诓裼偷?/p>

11、等量低熱熱值的基基礎(chǔ)上計(jì)計(jì)算得出出的，所所依據(jù)的的計(jì)算公公式如下下4 熱釋釋放率試試驗(yàn)的評(píng)評(píng)估對(duì)于每一一個(gè)操作作條件,記錄下下發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的1000個(gè)壓壓力循環(huán)環(huán)，并從從其中估估計(jì)平均均氣缸壓壓力跡線線。使用用平均測(cè)測(cè)量氣缸缸壓力圖圖和上止止點(diǎn)采集集的信號(hào)號(hào)，我們們可以估估計(jì)點(diǎn)火火延時(shí)期期，燃燒燒時(shí)間和和放熱率率速率，然然后從熱熱釋放速速率估算算燃燒持持續(xù)時(shí)間間和強(qiáng)度度。這是是柴油機(jī)機(jī)燃燒機(jī)機(jī)理的信信息的最最寶貴來(lái)來(lái)源。放放熱率圖圖也為我我們提供供了燃燒燒初期有有價(jià)值的的信息，而而燃燒初初期是大大部分NNOx形形成的時(shí)時(shí)期。熱熱釋放率率是通過(guò)過(guò)熱力學(xué)學(xué)第一定定律計(jì)算算確定的的。公式式如下：其中熱導(dǎo)

12、導(dǎo)率由下下式給出出：導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)h 使使用 WWoscchnii的傳熱熱系數(shù)。點(diǎn)火延遲遲是從噴噴油到壓壓力急劇劇上升這這段時(shí)間間間隔。燃燒持持續(xù)期是是從燃燒燒放熱開(kāi)開(kāi)始到放放熱結(jié)束束。5，結(jié)果果與討論論如前所述述，目前前的主要要工作范范圍是，通通過(guò)運(yùn)行行現(xiàn)有的的直噴式式柴油機(jī)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)，考查查混合燃燃料燃燒燒對(duì)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)性能能和排放放的影響響。在以以下各段段，所有有的測(cè)試試案例均均已給出出，重點(diǎn)點(diǎn)的是燃燃燒機(jī)理理和污染染物的排排放。 由由于發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)的脈脈沖特性性，我們們始終在在個(gè)工作作條件下下以3次次測(cè)量取取平均采采集數(shù)據(jù)據(jù)。這使使我們能能夠確定定的所測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)可可重復(fù)性性，并估估計(jì)測(cè)量量精度。特別

13、強(qiáng)強(qiáng)調(diào)考慮慮到對(duì)污污染物排排放量的的測(cè)量誤誤差。為為了保證證所測(cè)值值的精度度高，氣氣體分析析儀必須須在每次次測(cè)量前前使用參參考?xì)怏w體校準(zhǔn)。煙度計(jì)計(jì)也務(wù)必必在每次次測(cè)量前前調(diào)整到到零點(diǎn)。 為為了估計(jì)計(jì)測(cè)量的的可重復(fù)復(fù)性和程程序的精精度，每每個(gè)測(cè)量量參數(shù)的的變化系系數(shù)（CCOV的的）是確確定的。它代表表每個(gè)數(shù)數(shù)值平均均數(shù)的百百分比作作為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差。每每個(gè)主要要COVV的測(cè)量量參數(shù)列列于表55?？催@這些值可可以得出出，測(cè)量量是非常常重復(fù)性性的，特特別是對(duì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的性能能而言。對(duì)于考考慮到污污染物排排放量，CCOV是是小于33.5的氣態(tài)態(tài)污染物物和3.8的的煙霧。通過(guò)實(shí)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)，我們們可以得得出混合

14、合燃料對(duì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)性能和和排放影影響的合合理結(jié)論論。5.1使使用混合合燃料對(duì)對(duì)缸壓和和放熱率率的影響響 圖圖2 給給出了發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為115000和20000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘鐘，負(fù)荷荷為滿負(fù)負(fù)荷的330和和60條件下下的熱釋釋放率，其其燃料為為柴油ZZ = 0和和混合燃燃料z = 110，220，330和和40。結(jié)果果表明，混混合燃料料的熱釋釋放率峰峰值比柴柴油稍高高，在115000轉(zhuǎn)/分分轉(zhuǎn)速下下隨著LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)的增加加保持不不變。LLPG的的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)低于于20時(shí)，220000r/mmin速速與15500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘鐘情況是是一樣的的，但是是，當(dāng)LLPG的的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)大于于20，混合合燃

15、料的的熱釋放放率峰值值明顯下下降。LLPG-柴油混混合燃料料與柴油油燃料相相比，其其熱釋放放初始位位置（以以曲軸角角度）延延遲些，這這種延遲遲會(huì)隨著著LPGG的質(zhì)量量分?jǐn)?shù)增增加而趨趨于增加加，在高高轉(zhuǎn)速時(shí)時(shí)（20000rr/miin）尤尤為明顯顯。LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的的增加會(huì)會(huì)降低混混合燃料料的十六六烷值，增增加點(diǎn)火火延遲時(shí)時(shí)間，在在點(diǎn)火延延遲期內(nèi)內(nèi)可燃燒燒的燃料料數(shù)量增增加了，隨隨之熱釋釋放率的的峰值還還有預(yù)混混合燃燒燒階段放放熱量也也增加。由于混混合燃料料的密度度降低，為為了達(dá)到到同樣水水平的平平均有效效壓力，需需增加噴噴油時(shí)間間。但是是，由于于LPGG低沸點(diǎn)點(diǎn)，其瞬瞬間沸騰騰噴射可可以促

16、進(jìn)進(jìn)混合燃燃料的霧霧化，可可在擴(kuò)散散燃燒階階段改善善燃燒縮縮短燃燒燒時(shí)間10。同時(shí)時(shí)，數(shù)據(jù)據(jù)顯示所所有燃料料幾乎在在同一位位置釋放放熱量，這這在另一一個(gè)方面面提供了了，當(dāng)LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)低于220或或在15500rr/miin轉(zhuǎn)速速時(shí)，短短時(shí)間擴(kuò)擴(kuò)散燃燒燒階段發(fā)發(fā)生的證證據(jù)。 在在氣缸的的壓力和和溫度相相同的條條件下，點(diǎn)點(diǎn)火延遲遲表現(xiàn)為為物理和和化學(xué)的的預(yù)燃階階段的準(zhǔn)準(zhǔn)備時(shí)間間，在時(shí)時(shí)間（毫毫秒）變變化很短短，但隨隨著發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)曲軸軸轉(zhuǎn)速的的增加而而增加。放熱曲曲線表明明在低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（115000r/mmin）和和/或降降低LPPG的質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)（低于于20）時(shí)，尖尖而短預(yù)預(yù)混合燃燃燒階段段，

17、而在在高轉(zhuǎn)速速（20000rr/miin）和和較高的的LPGG質(zhì)量分分?jǐn)?shù)（220以以上）時(shí)時(shí)有平而而長(zhǎng)的預(yù)預(yù)混合燃燃燒階段段。 圖33提供115000和20000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，滿滿負(fù)荷的的30%和600條件件下的點(diǎn)點(diǎn)火延遲遲期。結(jié)結(jié)果表明明，隨著著混合氣氣中LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的的提高，點(diǎn)點(diǎn)火延遲遲期也增增加，情情況在高高轉(zhuǎn)速（220000轉(zhuǎn)/分分）趨于于明顯。以上的的情況可可解釋為為隨著LLPG的的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)的增增加十六六烷值降降低。此此外，LLPG-柴油混混合燃料料的蒸發(fā)發(fā)熱值隨隨著LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的的提高而而提高，由由于燃料料蒸發(fā)，這這種情況況會(huì)使汽汽缸內(nèi)氣氣體溫度度下降。在發(fā)

18、動(dòng)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，較較長(zhǎng)的點(diǎn)點(diǎn)火延遲遲是由于于高轉(zhuǎn)速速的發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)在同同一時(shí)間間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)更大的的曲軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角。 圖44給出了了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的燃燒燒時(shí)間，條條件是分分別在柴柴油和混混合燃料料，在115000和20000rr/miin的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，載載荷為滿滿載荷的的30%到600%?？偪?cè)紵殖掷m(xù)時(shí)間間表現(xiàn)與與LPGG質(zhì)量分分?jǐn)?shù)之間間關(guān)系可可歸為為為兩種形形式。一一種為低低轉(zhuǎn)(115000 r/minn)LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)較較高（220%以以上）情情況下燃燃燒期減減少。由由于長(zhǎng)的的點(diǎn)火延延遲增加加了預(yù)混混燃燒階階段時(shí)間間,在擴(kuò)擴(kuò)散燃燒燒階段由由于LPPG的快快速蒸發(fā)發(fā)燃燒得得到改善善，從而而縮短總總?cè)紵龝r(shí)

19、時(shí)間。另另一種情情況是在在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)高轉(zhuǎn)速速(20000 r/mmin)LPGG質(zhì)量分分?jǐn)?shù)較高高（200%以上上）情況況下,總總?cè)紵龝r(shí)時(shí)間增加加。在高高轉(zhuǎn)速LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)高于220%時(shí)時(shí)，點(diǎn)火火延遲增增加趨于于明顯，熱熱量釋放放曲線延延遲至下下一階段段，延長(zhǎng)長(zhǎng)了燃燒燒期。 圖圖5給出出了發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)的缸缸壓，條條件是分分別在柴柴油和混混合燃料料，在115000和20000rr/miin的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，載載荷為滿滿載荷的的30%到600%。結(jié)結(jié)果顯示示缸壓峰峰值隨LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)增加而而下降，情情況在高高速時(shí)更更明顯。這可被被看作是是十六烷烷值和蒸蒸發(fā)熱值值的影響響，LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)增增加減少

20、少了混合合燃料的的十六烷烷值，增增加了點(diǎn)點(diǎn)火延遲遲和在預(yù)預(yù)混合階階段的燃燃料燃燒燒量，但但增加LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)同時(shí)也也增加蒸蒸發(fā)熱值值，在燃燃料蒸發(fā)發(fā)時(shí)減少少了缸內(nèi)內(nèi)氣體溫溫度。這這兩個(gè)因因素解釋釋了混合合燃料缸缸內(nèi)壓力力峰值的的變化。5.2 使用混混合燃料料對(duì)有效效油耗率率的影響響 作為為反映發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)載載荷性能能之一有有效油耗耗率，其其變化量量已在圖圖6給出出，分別別為混合合燃料與與柴油，在在15000和220000r/mmin轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速條件件下。通通過(guò)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)輸出出功率和和燃料質(zhì)質(zhì)量流率率來(lái)估計(jì)計(jì)平均油油耗率。因此，所所做的修修正是考考慮到LLPG與與柴油在在低熱值值上的差差異。如如圖所示

21、示，當(dāng)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)負(fù)荷低于于滿負(fù)荷荷的555%時(shí)，平平均有效效油耗率率隨著LLPG質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)的上升升而稍增增大。當(dāng)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)負(fù)荷大大于滿負(fù)負(fù)荷的555%時(shí)時(shí)，各種種燃料平平均有效效油耗幾幾乎相同同。通過(guò)過(guò)對(duì)LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)更更高時(shí)的的放熱率率分析，結(jié)結(jié)果顯示示混合燃燃料的低低利用率率主要原原因是發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)低低載荷時(shí)時(shí)缸內(nèi)燃燃?xì)鉁囟榷容^低，導(dǎo)導(dǎo)致燃燒燒率減慢慢。5.3 使用混混合燃料料對(duì)氮氧氧化物排排放的影影響 使用用混合燃燃料和柴柴油的發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)排排放的NNOx變變化量已已在圖77給出，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速分別別為15500和和20000r/minn。眾所所周知，NOx的形成是深受高氧濃度和高電荷溫度的影響。

22、結(jié)果顯示NOx集中量隨著LPG質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而減少，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加時(shí)其差量更大。主要原因是，LPG-柴油混合燃料的蒸發(fā)熱值隨LPG質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，燃料蒸發(fā)后會(huì)降低缸內(nèi)溫度。最后考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)車速的影響，當(dāng)車度提高時(shí)與使用柴油相比，使用混合燃料能進(jìn)一步減少NOx的排放量。5.4使使用混合合燃料對(duì)對(duì)煙氣排排放的影影響 煙煙氣的不不透明性性作為反反映發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)載荷荷性能之之一，其其變化量量已在圖圖8中給給出，分分別為混混合燃料料與柴油油，在115000和20000rr/miin轉(zhuǎn)速速條件下下。從圖圖中可以以看出，光光吸收系系數(shù)隨著著LPGG質(zhì)量分分?jǐn)?shù)的增增加而降降低。原原因是LLPG的的沸點(diǎn)較較低，

23、易易蒸發(fā)。一旦自自由噴入入，LPPG會(huì)因因降壓而而快速蒸蒸發(fā)，這這種快速速沸騰噴噴射可以以增強(qiáng)氣氣體紊流流，在霧霧化區(qū)域域有壓力力波動(dòng)。氣體紊紊流必然然改善霧霧化過(guò)程程。而霧霧化可以以使混合合燃料微微滴小于于柴油微微滴。由由于燃料料分解，長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間保保持的液液滴降低低了顆粒粒物的污污染。5.5使使用混合合燃料對(duì)對(duì)CO排排放的影影響 作為為反映發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)載載荷性能能之一的的CO排排放，其其實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果見(jiàn)圖圖9。分分別為混混合燃料料與柴油油，在115000和20000rr/miin轉(zhuǎn)速速條件下下。已經(jīng)經(jīng)知道，CO形成率是由未燃?xì)鈶B(tài)燃料和混合溫度綜合作用的，這兩者均控制燃料的分解和氧化。很明顯可看出，隨著

24、LPG質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，CO排放在發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷時(shí)稍增加，在高載荷時(shí)明顯降低。主要原因是，在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)缸內(nèi)氣體溫度低，在高負(fù)荷時(shí)快速沸騰噴射能加強(qiáng)燃料與空氣的混合效率，讓混合燃料更多機(jī)會(huì)接觸空氣。轉(zhuǎn)速由1500r/min到2000r/min增加時(shí)并無(wú)大的影響，因?yàn)槠渌姆独渤霈F(xiàn)同樣結(jié)果。當(dāng)LPG質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至30%，混合燃料的CO排放與柴油的幾乎相同（見(jiàn)圖10），在40%左右排放稍增加。5.6使使用混合合燃料對(duì)對(duì)未燃HHC排放放的影響響未燃HCC集中作作為反映映發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)載荷性性能之一一，其變變化量已已在圖111給出出，分別別為混合合燃料與與柴油，在在15000和220000r/mmin轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速條件件下。據(jù)據(jù)觀測(cè)，尾尾氣中未未燃HCC的變化化量與發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燃燒過(guò)程程質(zhì)量相相一致。從圖中中可看出出，在低低負(fù)荷時(shí)時(shí)，HCC排放隨隨著LPPG質(zhì)量量分?jǐn)?shù)增增加而增增加，高高負(fù)荷時(shí)時(shí)也相差差無(wú)幾。主要原原因是，在在低負(fù)荷荷LPGG質(zhì)量分分?jǐn)?shù)增加加時(shí)，使使用混合合燃料缸缸內(nèi)氣體體溫度較較低，而而LPGG里含有有較多的的芳香族族HC很很穩(wěn)定不不易完全全燃燒。從另一一方面來(lái)來(lái)說(shuō)，良良好的物物化可以以減少混混合燃料料接近缸缸壁，這這樣可以以大大減減少HCC集中。總結(jié) 在在本文中中，對(duì)一一直噴式式柴油機(jī)機(jī)使用混混合燃料料燃燒的的性能和和污染物物排放進(jìn)進(jìn)行了研研究。該該發(fā)