二冲程内燃机天然气混合器的开发概述.doc

二冲程内燃机天然气混合器的开发 声明。。。。略 概述 CNG作为汽油的代用燃料被广泛接受。更重重要的是，当二冲程发动机在全世界广泛应用时，CNG能有效的降低高废气排放。发动机使用CNG要安装密封箱。双燃料系统能在没有太多修改的情况下，切换到另一个系统。它也被应用在四冲程发动机上。这个箱子需要在两冲程的应用中进行修订。在发动机和箱子之间的连接件叫做燃气混合器。它用它的文丘里形状来混合燃气和空气。各种发动机转速下，喉部压力差对为混合器提供燃料抽吸。喉口的优化很重要，因为小喉口会在高速时引起性能下降，大喉口会降低燃料抽吸。更小的喉口尺寸产生更高的流速和更低的压力。低压把燃料抽吸进入混合器。混合器是为二冲程发动机空气流动设计的。计算机辅助设计（CAD）和计算机流体动力学（CFD）软件作为设计工具被使用。设计对进出口角度、喉口圆周处孔数和孔径和喉口尺寸进行设计。设计模型的生产依据从CFD分析得到的混合器尺寸。混合器验证说明了CFD的正确性。试验仪器用来做验证。设备由薄片式流量单元（LFE）、烟度计、数字流体压力计和气体流量计组成。它被用来验证流动模式，混合器的压力降和混合器的空燃比。 第一章 简介 汽车工业的流行趋势一直在改变，特别是在代用燃料的使用方面。关于产生最少排放物的最佳代用燃料的研究已经点燃了许多相关研究人员。Maxwell(1995)声明关于代用燃料的许多研究已经实施，研究人员正在关注天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、和氢气。所有的燃料在价格、可用性、环境影响、整车应用、安全和客户接受方面有各自的优势和劣势。 当今的燃料价格膨胀和燃油危机，大大的推动许多国家采取措施来降低石油的使用，寻求其他代用燃料。在发展中国家，寻找代用燃料的工作已经开始，并且成为了一个流行。由于天然气储存量是石油的三倍，malaysia大学把关注的重点移向天然气。Nalaysia国家石油公司petronas，已经为天然气车用立项，在这里车用天然气项目特许设施可以在petronas公司安装在kuala lumpur和johor bahru两地交通密集地的服务站中使用。政府对天然气车用项目的支持体现在降低25%车辆道路税，同时在klang valley要求新的出租车使用压缩天然气，通过发动机转化系统。 在汽车应用方面，天然气基于其储存方式可以有三种使用形式。最流行的方式是压缩天然气，就是天然气的压缩形式。其他较少使用的获得天然气的方法是液化天然气和absorption天然气。 压缩天然气是汽油和柴油很好的代用燃料。用户很容易接受这种形式的代用燃料，由于它的低价格和达到更清洁的发动机排放。CNG排放更清洁的主要原因是由于其基本组成的90%是甲烷，也就是最简单形式的碳氢化合物。尽管这样，当今CNG的应用和石油燃料相比依然在某些方面缺乏竞争性，例如，CNG正常充满发动机产生的功率比汽油少。 主要原因是CNG供油系统产生很大的容积效率损失。这是由于在ＣＮＧ与空气混合气抽进发动机之前必须通过混合器。这使燃烧室中燃油减少，降低容积效率。目前汽油发动机依靠燃油混合设备转换成ＣＮＧ发动机。 １.１问题陈述 目前，在市场上没有专用的ＣＮＧ混合器，特别是二冲程发动机混合器。所有的转换箱只适用于四冲程发动机。应该为二冲程发动机设计一个合适的ＣＮＧ混合气。ＣＮＧ转换选择增压１５０ｃｃ的两冲程发动机。直接使用传统四冲程发动机的混合器是不可行的，因为对于一个小的二冲程发动机的空气需求，它们的尺寸太大。混合器的设计必须考虑到整个发动机工况，为了提供发动机工作性能的全部参数。 现存的四冲程发动机ＣＮＧ混合器通常没有正确的提炼和优化，使空气和燃料混合好。另外，目前的混合器设计也存在问题，因为它设计的简单，只是提供经验值，缺乏遍及发动机转速范围的有效空气流动性能。因此，直接转换无法完成。 １.２目标 研究的目标如下： １）使用CFD，根据发动机空气需求，为二冲程发动机设计文丘里炉型CNG混合器。 2）制造一个优化的CNG混合器原型，并在流量台架试验测试。 1.3范围 研究的范围如下： 1）CNG混合器的初级设计， 2）使用CFD工具优化CNG混合器 3）制造CNG混合器模型 4）测试核实CNG混合器设计 1.4研究方法 研究中使用的通用研究方法在流程图中指出，如图1.1 图1.1 方法过程 第二章 作品回顾 2.1二冲程发动机 由于简单的二冲程发动机驱动的车辆的泛滥，许多亚洲城市空气污染加剧。在亚洲，估计有70-100百万二冲程发动机驱动的摩托车，三轮车和机动三轮车,仅以这些为例。 在二冲程发动机中，每个循环有一个做功冲程，而四冲程发动机要每两个循环一个做功冲程。因此可以说，二冲程发动机比四冲程发动机产生的功多（bryan，2002）。产生的功率越高，允许二冲程发动机更高的功率重量比和简单的设计