高压缩比直喷式天然气发动机的研究

对一台采用液压驱动可燃气喷射器的高压缩比直喷式天然气发动机进行了试验。用电热塞点燃一束燃料，使发动机在一定转速和负荷范围内稳定运转，由于在扩散燃烧期内燃烧缓慢和局部的发火不良，其热效率比燃用通常的气－油燃料时的要低。本文根据压力－时间变化关系、发动机性能和排放的测定结果，详细地讨论了点火和燃烧的改进研究。     

燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响

使用快速压缩装置研究了燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响。研究结果表明,提早喷射（喷射正时60ms)会降低燃烧初期放热速率而增加后期放热速率;推迟喷射（喷射正时75ms)会增加燃烧初期放热速率而降低后期放热速率;在喷射持续期结束时（喷射正时80ms)点火放热持续期最短;提早喷射增加火焰发展期而推迟喷射会增加后燃期;在当量比相同且大于0.8的条件下,提早喷射会产生相对量低的CO,而推迟喷射会产生相对量高的CO;在当量比为0.6-0.8时,不同喷射正时条件下NOx均较高,喷射推迟NOx降低;在当量比为0.5-0.8时,燃烧效率较高,当量比小于0.5或大于0.8时燃烧效率都会降低。     

缸内直喷天然气发动机控制系统研究

以80C196KC单片机为微处理器，针对火化点火式单缸发动机开发了一种缸内直喷天然气控制系统，本文介绍了控制系统的组成及功能，探讨了控制电路设计、控制参数匹配及控制策略制定等问题。通过发动机台架试验，检验了控制系统设计及控制方法的有效性，其结果达到了预期的要求。     

用快速压缩装置研究直喷式天然气发动机排放特性

使用快速压缩装置进行了直喷式天然气发动机排放特性的研究。测量了三种不同方式下的排放，并与均相混合气燃烧情况进行了对比。实验结果表明，在宽广的当量比范围内，天然气直喷方式的燃烧效率高于0.95。由于混合气的分层燃烧，天然气喷射方式在宽广的当量比范围内保持较低的HC排放量，同等功率下的低CO2排放量，低NOx排放量，其NOx排放在理论当量比处的降低更为明显。直喷天然气发动机既具备柴油机发动机效率高的特点，又具备预混燃烧发动机排放低的特点。     

船用直喷式天然气发动机喷射策略的优化

利用CONVERGE软件基于L23/30DF型船用天然气发动机建立了双天然气喷嘴、双引燃柴油喷嘴的直喷天然气发动机的缸内燃烧过程的CFD计算模型,计算了不同的柴油和天然气喷射时刻和间隔下发动机缸内燃烧和排放过程.结果 表明:引燃柴油的喷射时刻及其与天然气喷射时刻的间隔,对直喷式天然气发动机燃烧和排放性能有重要影响.当喷...     

直喷式天然气发动机不同压缩比下燃烧循环变动规律

开展了不同压缩比下天然气直喷发动机燃烧循环变动特性研究.结果表明,低压缩比(ε=8),会出现部分燃烧循环,平均指示压力小,循环变动系数大.随着压缩比的增加,平均指示压力循环变动减小.压缩比大于12后,大负荷工况时发动机出现轻微爆燃,燃烧循环变动增加.平均指示压力反映出的燃烧循环变动比缸内最大压力反映出的循环变动效果更明...     

天然气发动机多点顺序喷射技术的开发研究

介绍天然气发动机多点顺序喷射系统的开发研究，试验在原F913C柴油机上进行，对原机的进气系统和燃烧系统进行了改进，采用高能点火。电控系统精确控制点火时刻、燃气喷射量，通过三元催化剂控制排放。发动机通过了动力性和排放的测试，达到了动力性要求并满足欧Ⅱ排放标准。     

直喷式发动机喷雾模型研究进展

雾化是在点火之前喷射燃油与环境因素发生复杂的物理作用的结果。本文从雾化过程喷嘴内流动、射流破裂、油团破裂、油滴蒸发四个阶段着手,在考虑到雾化过程中所伴随的减速、变形、扩散、缸壁油膜形成、油滴之间碰撞以及油滴与缸壁碰撞等物理现象基础上,综合对比了国际上近年来用实验分析方法所建立的各种相应计算模型的特点、应用情况及不足。分析了选择子模型组合并集成在计算模型(KIVA)中对缸内喷射对象的雾化过程模拟的可行性。最后结合计算机技术的发展指出了雾化过程模拟发展趋势。     

天然气柴油双燃料发动机内部燃料混合模拟研究

基于AVL FIRE软件,模拟了缸内直喷引燃天然气和柴油喷射混合过程,对湍流模型进行了校核和验证,分析了不同喷孔高度、喷孔倾斜角及喷孔交角下柴油和天然气射流的混合情况。研究表明:k-ε湍流模型更适用于天然气/柴油双燃料的模拟;喷孔高度、倾斜角及交角越大,索特平均值经(SMD)越小,其中喷孔交角大的获得的雾化效果最好;喷孔之间的相对位置决定了油气射流之间能量传递,从而影响了油气贯穿距及雾化效果。     

利用快速压缩装置进行直喷天然气发动机燃烧特性的研究

利用快速压缩装置开展了直喷天然气发动机燃烧特性的研究,分析了3种不同喷射方式下的燃烧特性并与均相混合气燃烧进行了对比。研究结果:上喷天然气燃烧比均相混合气燃烧的最大压力高,在宽广的当量比范围内具有短的火娄发展期和快速燃烧,克燃烧放热率和压力升高率基本上与喷射方式无关。喷射方式与均相混合气相比,燃烧放热率,压力升高率大。缩短喷油和点火间的时间间隔将缩短火焰发展期和快速燃烧期,其时间间隔的优化对直喷天然气发动机极为重要。直喷天然气发动机的燃烧方式为预混控制充量分层燃烧,此燃烧方式燃烧速率,排放低。     

压缩天然气内燃机的应用

本文介绍了压缩天然气的特性及其在国内外应用状况提出了在内燃机上应用压缩天然气应注意的问题及相应的技术措施     

高压缩比射流点火天然气发动机燃烧及排放特性

采用一维仿真,预测并分析了压缩比对射流点火天然气发动机烧特性规律,进一步结合台架试验研究了高压缩比下采用不同稀释策略时射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性.结果表明:压缩比提升至17.0时,燃烧初期放热迅速,滞燃期缩短,燃烧持续期显著增加;采用纯空气稀释时,燃烧效率提高,热效率提升小于1％;CO、NOx排放增加,HC排...     

电控柴油天然气(双燃料)发动机性能研究

本文主要对电控柴油天然气(双燃料)发动机的台架试验性能进行了研究，试验时通过控制数字电磁阀脉宽来决定每循环进入气缸的燃气量，用少量柴油引燃，达到双燃料柴油机的性能。试验结果表明，燃料发动机的动力性能、综合排放性能得到改善；天然气的最高替代率85％以上。可见，压缩天然气采用电子控制多点顺序喷射这一先进技术，使发动机达到了较好的综合性能指标。     

火花点火天然气发动机起动阶段HC排放特性研究

为降低天然气发动机起动阶段的HC排放,在一台6缸火花点火天然气发动机上进行了起动试验研究。控制起动阶段的喷射脉宽和点火提前角,采集起动后1min内的转速和排放数据。试验结果表明:在一定范围内,HC排放随喷射脉宽和点火提前角的增加而增加。为保证顺利起动并有较低的HC排放,起动初始阶段应采用较大的喷射脉宽和较大的点火提前角,而转速稳定后采用逐渐减小的喷射脉宽和点火提前角。     

天然气电控发动机的匹配研究

提出了正交试验法与神经网络相结合建立发动机性能与运转参数间的动力性模型、经济性模型及排放模型的方法,并以这些模型为基础建立目标函数和约束条件,采用遗传算法进行运转参数实时优化。在913CNG天然气电控发动机上进行的动力性能和排放性能匹配试验结果表明其动力性能达到了设计指标,排放性能满足国家标准要求,采用的方法切实可行。     

多点顺序喷射天然气发动机的开发研究

将一台GY6105Q柴油机改造为点燃式单燃料天然气发动机。该发动机采用了电控多点燃气顺序喷射以及电控高能点火等新技术,同时对发动机的进气系统、燃烧系等进行了优化设计,试验结果表明,经改进设计的天然气发动机的动力性与原机相当,低速转矩特性明显改善,排放到了欧洲Ⅰ号标准,由于使用廉价的天然气,发动机使用燃料的成本相应降低。     

车用天然气发动机起动过程的试验研究

采用自主研发的车用天然气发动机电控系统(ECU),针对经过改装后的JL465Q5发动机进行了起动试验研究.以AVR单片机为核心,ECU采用多片式结构,采用步进电机控制旁通空气阀开度,从而控制起动时的空气进气量,采用电控天然气喷射阀,控制起动时的天然气供给量;开发了试验监控系统,作为人机对话接口;开发了转速采集系统,可以准确实时地记录起动过程.试验结果表明:当起动转速较低时,应采用较浓的混合气;而且较高的冷却水温度有利于天然气发动机的冷起动过程;多次点火控制和提高点火能量有利于天然气发动机的顺利起动.     

压缩天然气发动机点火驱动的设计与研究

介绍了基于电控调压器技术的压缩天然气发动机电控系统.为了实现点火正时和点火能量的精确控制,设计了单缸高能点火驱动系统.基于电路仿真的方法,采用智能IGBT元件简化了点火驱动硬件电路设计.基于32位微控制器的TPU时间处理单元,可以精确实现点火正时的控制、点火提前角的控制及点火能量的控制,软件设计了点火正时和能量的修正方法.另外设计了用点火提前角进行调速的方法.开发的CNG发动机ECU及相应的点火驱动模块,已经成功应用于CNG发动机台架试验.试验结果表明:点火驱动硬件工作正常可靠,可以精确控制点火正时和点火能量,通过调整点火提前角可以实现怠速中调速的效果.     

复合供气压缩着火天然气发动机的试验研究

设计开发的天然气发动机压缩着火燃烧系统采用球形涡流室式燃烧室结构及天然气复合供气系统,通过台架试验研究了不同天然气供气方式、进气加热温度、高压供气定时和高、低压供气比例对着火燃烧和排放的影响.结果表明,高压供气定时、高低压供气比例、进气加热温度对天然气压燃和排放的影响均存在最优值;与天然气低压供气方式相比较,复合供气方式实现天然气发动机的着火起动需要较高的辅助加热条件;但是在扩展发动机运转范围方面具有明显优势.     

利用快速压缩装置研究天然气直喷燃烧循环变动

利用快速压缩装置研究了天然气直喷燃烧循环变动，研究结果表明：借助于分层燃烧和由燃料喷射的湍流引发的快速火焰传播，天然气直喷燃烧在小当量比条件下能实现良好的燃烧稳定性，低的压力峰值循环变动，低的压力升高率峰值循环变动和低的燃烧放热率峰值循环变动，研究发现燃烧期和燃烧产物的循环变动。CO和未燃碳氢的循环变动依赖于后续燃烧期的循环变动，NOx的循环变动依赖于快速燃烧期的循环变动。在燃烧最佳喷射条件下，天然气直喷燃烧的循环变动随当量比的变化并不敏感。