满足国家第Ⅳ阶段排放标准天然气发动机的开发

针对用于城市道路交通的单一燃料稀燃天然气发动机进行了深入研究.通过多维燃烧数值模拟计算,设计出直口碗型燃烧室;通过一维燃烧数值模拟设计计算,设计出0°CA气门重叠角的配气相位;通过气道稳流试验设计出较原柴油机涡流比低15%的进气道.通过对进气空气量的控制设计、燃气供气量的控制设计和点火控制设计进行了满足高排放要求的控制系统设计.通过对适应火花点火天然气发动机燃烧过程的燃烧系统设计、燃烧系统的试验研究、工作过程的优化研究、发动机控制策略的研究,开发出了满足国家第Ⅳ阶段(国Ⅳ)排放标准的火花点火稀燃天然气发动机.     

车用稀燃天然气(CNG)发动机的开发研究

采用稀薄燃烧方式，是降低发动机排放和改善经济性的有效手段。在以柴油机为原型机开发的单燃料天然气发动机中，对进气系统和燃烧系统等进行了优化设计，采用了增压中冷、多点顺序喷射、高能直接点火以及综合电控技术，使之达到空燃比的精确控制和高能点火，以实现天然气的稀薄燃烧。同时对研制的样机在稀薄燃烧状态下的性能进行了试验研究，获得了良好的经济性和排放性能。     

电控喷射稀燃天然气发动机的开发

进行了发动机进气系统、燃烧系统、天然气供给系统、点火系统和电控系统等的设计。研究了天然气发动机稀薄燃烧规律,提出了空燃比分区控制的稀薄燃烧控制方案,实现了不采用EGR情况下NO,排放物的有效控制,仅通过匹配氧化催化转化器,使发动机排放达到了欧Ⅲ（ESC）法规要求。试验结果表明,CA6SE1—21N天然气发动机不仅达到了原柴油机的标定功率水平,而且具有良好的可靠性。     

LRN6A3L-Q型天然气发动机的开发研究

随着我国燃气汽车技术的不断发展以及西气东输工程的开展,柴油公交车改为压缩天然气汽车的需求将越来越大。将柴油机改造为天然气发动机需要相当大的制造加工工作量,且需进行大量附加设备的选型匹配。本文通过对东方红LR6105ZLQ型柴油机进气系统、燃烧系统、点火系统等进行改进设计研究,开发了LRN6A3L-Q天然气发动机,并对其基本情况和测试结果进行介绍。     

压缩天然气发动机的设计及性能研究

为提升压缩天然气(CNG)发动机的综合性能,从考察、研究压缩天然气理化特性的角度出发,选择在一款柴油机原型机上改装天然气发动机,为天然气发动机设计燃料供给系统、进气系统、点火系统、燃烧系统以及后处理系统,以满足压缩天然气在发动机上的相关燃用要求。对改装设计的压缩天然气发动机开展台架试验研究,分析压缩天然气发动机的负荷特性、速度特性以及万有特性,并综合评价改装后的压缩天然气发动机性能表现。研究结果表明:相比于柴油机原机,改装设计的压缩天然气发动机最大转矩提高约22%,动力性增强;同时最小等热值有效燃油消耗率下降约2%,经济性获得改善;且压缩天然气发动机的升功率和比功率提升,发动机强化程度提高。     

调整V型天然气发动机两列工作平衡的试验研究

V型柴油机改装成天然气发动机,发动机两列工作状况是否平衡,关键在于两列进气混合气的空燃比和混合气流量控制是否一致。本文通过试验研究论述了在混合器和节气门上加装步进电机,利用电控微调补偿的新方法,有效地解决了V型天然气发动机两列工作状况不平衡的技术难题,使发动机整体性能全面得到提升。     

某LNG发动机进气补气对缸内过程的影响

对一台增压、火花点燃液化天然气(LNG)发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验,连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率(ROHR),揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响,指出燃烧推迟、失火和平均指示压力(IMEP)波动等燃烧失常现象,并得出这些现象的产生原因。研究结果表明:无论是稳态工况还是瞬态工况,LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。     

增压中冷柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的实验研究

对天然气替代率、引燃柴油喷油时刻和中冷后进气温度等燃烧系统参数对增压中冷柴油—天然气双燃料发动机燃烧特性的影响进行了实验研究。研究结果表明：增压中冷柴油—天然气双燃料发动机的燃烧放热速率比纯柴油快，引燃柴油的着火时刻和缸内燃料空燃比值决定着双燃料发动机的燃烧特性，即着火时刻在上止点前且空燃比值较小时，其燃烧接近于定容燃烧过程，随着天然气替代率的升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度升高；而着火时刻在上止点后且空燃比值较大时，其燃烧接近于等压燃烧过程，随着天然气替代率升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低。最大爆发压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度随引燃柴油喷油提前角的增大而升高；而随着进气温度升高，最大爆发压力和缸内温度增大。     

6230SG型天然气发动机研发

在对原有的6230柴油机实施技术改造的基础上,进行6230SG型天然气发动机开发.6230SG型天然气发动机遵循稀薄燃烧原理,采用预燃烧室电火花塞点火,逐缸控制燃气进气正时,燃气-空气混合良好,采用每缸一套机械式燃气控制机构设计.型式试验结果表明:6230SG天然气发动机的各项主要技术指标均达到设计要求.该机获得了中国船级社颁发的天然气发动机型式认可证书,实际应用达到预期要求.     

非甲烷类燃气发动机技术研究

介绍了常见的一些非甲烷类燃气的特点,结合燃气评价指标,对非甲烷类燃气的特性进行了介绍。针对非甲烷类燃气发动机,从燃气发动机的进气方式、增压匹配、点火方式、空燃比控制以及辅助系统进行了阐述,介绍了非甲烷类燃气发动机技术应用的一些方法,为燃气发动机的研究开发提供了研究依据。     

煤层气发动机空燃比控制方法与策略的研究

本文研究了煤层气发动机不同工况下空燃比控制方法与控制策略,针对发动机不同工况分别在ECU中采用了开环控制方案和基于氧传感器的PID闭环控制方案;特别针对发动机的进气系统特点提出了双阀控制策略,并采用了比值控制方法。实验表明,空燃比控制方案改善了发动机内的燃烧状况,符合不同工况下的空燃比控制要求。     

2190T天然气发动机进气和燃烧系统的改进研究

介绍了通过改进进气系统和燃烧系统,提高２１９０Ｔ天然气发动机性能的研究结果。为了解决２１９０Ｔ天然气发动机两缸工作不均匀的问题,研究成功了稳压进气管,从而有效地消除了两缸空燃比和排气温度差异过大的缺陷。为提高整机性能,解决２１９０Ｔ天然气发动机燃烧速度低,后燃严重和排气温度过高等问题,研究成功了新型两级点火燃烧系统,大大提高了燃烧速度,从而显著地改善了发动机的动力性、燃料经济性和排放指标。新型两级     

进气压力对发动机性能的影响研究

在一台3.8L涡轮增压中冷4缸柴油机上通过试验和仿真研究了进气压力对柴油机燃烧和性能的影响。试验中拆除了原机增压器及中冷器,通过自制压力调节装置直接控制柴油机进、排气压力。试验及仿真结果表明:在排气压力维持不变的条件下,最高燃烧压力与进气压力具有明显的线性关系,进气压力每增加100kPa,最高燃烧压力增加约4.8MPa~7.0MPa;进气压力对最高燃烧压力相位的影响不明显;空气质量流量与进气压力具有明显的线性关系,进气压力每增加10kPa,空气质量流量增加约13~37kg/h;柴油机排气温度与空燃比具有明显的线性关系,空燃比每增加1,柴油机排气温度降低约4.2℃;随进气压力增加,柴油机缸内燃烧滞燃期缩短,燃烧始点提前,但进气压力对燃烧持续期没有明显影响;进气压力每增加10kPa,发动机转矩增加约0.8~2.5N·m。     

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。     

基于喷射量波动的燃气发动机空燃比自适应控制器设计

为降低燃气喷射量波动对空燃比的影响,设计基于喷射量波动的燃气发动机空燃比自适应控制器。采用李雅普诺夫方法来确定控制律参数,利用Matlab/Simulink仿真平台,搭建天然气发动机空燃比控制模型。通过仿真验证3种运行工况下该自适应控制器的有效性。结果表明,当发动机燃气喷射量波动时,自适应控制器可以将燃气发动机的空燃比控制在理想值附近,有效降低燃气喷射量不确定对空燃比控制精度的影响。     

基于电控调压器的稀燃增压CNG发动机开发

通过比较几种典型燃料的效率及当量燃烧发动机,进行了稀燃单一燃料CNG发动机的优势分析.针对国-Ⅳ及以上排放标准,开发了基于电控调压器的重型车用CNG发动机,阐述了其燃气供给系统、进气管理系统和点火系统的结构特点及运行原理.分析了电控系统及其复合闭环策略,实现了多区域稀燃目标控制.试验结果表明:研发的CNG发动机最大功率和最大扭矩均与原型柴油机相当,而排放性能得到了极大的改善.     

天然气发动机单独进气预燃室研究

为了改善天然气发动机的燃烧过程和性能,在不对整个燃烧系统进行大的更改的前提下,开发了一种单独进气预燃室。该预燃室内在较高浓度混合气状态下,着火时产生的能量使主燃烧室内的燃料与空气迅速进行混合并快速充分地燃烧。试验结果表明,所设计的单独进气预燃室可加快燃烧速度,缩短燃烧周期,改善发动机性能,降低排放污染,具有推广应用价值。     

供气系统参数变化对双燃料发动机低负荷排放的影响

对空气和天然气供气系统的2个参数-进气温度和空燃比进行了发动机试验,空燃比的调节包括进气节流和停缸2种方式。试验结果表明,适当提高进气温度和合适的进气节流量都可以降低THC和CO排放,但NOx排放会增加,在低负荷时采用停缸技术,可以很好地改善发动机的排放。     

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。     

预燃室点火控制对大功率稀燃天然气发动机性能影响的试验研究

介绍了大功率天然气发动机采用的稀薄燃烧的技术特点,以及为实现稀薄燃烧所采用的预燃室点火控制的主要结构和特点。为研究预燃室点火控制对于发动机性能的影响,设计了三种不同类型的试验方案,分别对预燃室进气喷射提前角、预燃室进气喷射压力、预燃室进气喷射持续期进行试验研究,为大功率稀燃天然气发动机性能优化提供了技术依据。