稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性

通过对一台6102型稀燃点燃式天然气发动机在不同混合气浓度和不同点火提前角下的燃烧特性进行试验,深入分析了点火提前角和混合气浓度对天然气发动机燃烧特性的影响.结果表明,当进气压力和转速一定时,随着混合气变稀,NO_x排放降低,但输出转矩有减小趋势,耗气率升高且燃烧稳定性变差;适当增大点火提前角,可以使输出转矩增大,耗气率降低,提高燃烧稳定性,但NO_x排放会有所增加.因而需综合考虑动力性、经济性和排放来选择最佳的混合气浓度和点火提前角.找出了在满足动力性、经济性和排放的特定工况点的适宜浓度和点火提前角范围,为进一步标定全工况下的MAP图也提供了参考依据.     

压燃式天然气发动机缸内流动特性

本文提出了一种压燃式天然气发动机燃烧系统,并在不同的燃烧室结构参数下对其燃烧特性和缸内流场分布进行了模拟计算.结果表明,半球型副燃烧室着火性能要优于平底型副燃烧室;较小通道直径有利于抑制燃烧敲缸和扩大功率输出;如果将通道进行适当的右偏移后,在不改变着火性能的基础上,可以有效降低燃烧速率,避免燃烧敲缸.     

船用预燃室式天然气发动机稀薄燃烧特性试验

以船用预燃室式天然气发动机为研究对象,以点火正时(SOI)和过量空气系数(φ_a)为变量开展缸内稀薄燃烧特性影响规律的研究．在此基础上对试验数据开展主效应和帕累托分析,得出量化的规律性结果．结果表明：一方面,影响着火延迟和燃烧放热速率权重较大的为SOI,通过优化可以将滞燃期缩短至12°CA以内,将燃烧重心控制在14°CA ATDC以前;而对于燃烧持续期,影响权重较大的为φ_a,将各工况下φ_a控制为1.66～1.84,可以将燃烧持续期控制在28°CA以内;另一方面,φ_a的运行范围已经达到并超过了车用重载的稀薄极限．由于采用了独立供气的预燃室形式,船用预燃室式天然气发动机可在缸径较大、平均有效压力(BMEP)较高的前提下实现比重载天然气发动机更加稀薄的燃烧组织,从而有利于实现较高的热效率,同时更好的兼顾NO_x排放．     

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。     

柴油、天然气双燃料发动机的燃烧特性分析

研究了柴油,天然气双燃料发动机的燃烧特性,并着重分析了引燃柴油供给系统参数对双燃料发支持性的影响。以试验为基础,首先简要比较了柴油,天然气双燃料发动机与柴油机的燃烧特性,并对比了负荷对双燃料发动机燃烧特性的影响。然后分析了最小循环喷油量,引燃柴油量,引燃油喷射压力,喷嘴参数及供油提前角等引燃柴油供给系统参数对最高爆发压力,燃烧放热率,着火开始时间、累积燃烧放热率等柴油,天然气双燃料发动机燃烧特性的     

压燃式天然气发动机燃烧过程CFD模拟计算中的若干问题

化学动力学机理、燃烧模型类型以及网格数量等对CFD计算结果、计算过程收敛性及计算机时有十分重要的影响．针对一台新开发的压燃式天然气发动机的燃烧过程进行了较为深入的CFD模拟计算研究,分析对比了化学动力学机理、燃烧模型类型、网格数量以及计算步长取不同值或采用不同种类时对模拟计算的影响．结果表明,合理的简化机理既可以节省机时又有较好的计算精度;多维模型由于考虑了流场内温度场的不均匀性以及传热现象,计算结果与实测值比较吻合;网格数量主要影响计算的精度和计算机时,需要折中考虑．     

预燃室式火花点火天然气发动机燃烧模型

由于全球能源和环保的要求，预燃室式火点火天然气发动机近十年来得到迅速发展。在实验研究方面已经取得很大进展，但得燃烧模型方面，目前尚未见到有报道。     

增压中冷稀燃天然气发动机燃烧特性试验研究

以190型天然气发动机为对象,采集了发动机的示功图,分析了点火提前角及负荷对燃烧过程的影响规律。试验结果表明,在BTDC28℃A到BTDC36℃A范围内,最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随点火提前角的增大而增大;BTDC33℃A点火提前角下最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随负荷的增大而增大;火焰发展期随点火提前角增大而增大,随负荷增加而减小;50%燃烧相位角随点火提前角、负荷的增加而减小,速燃期随点火提前角的增大先增大后减小,随负荷增加呈减小趋势。     

分隔室压燃式天然气发动机燃烧过程模拟

为了研究分隔室压燃式天然气发动机燃烧系统的燃烧机理和缸内气体运动的规律,依据该发动机的工作特点以及天然气燃料本身的特性,开发了一简化的天然气化学动力学模型(其中包含23种组分和74个反应式)。应用相关文献中提供的试验数据,首先对该化学动力学模型的精度进行了验证,然后用所建模型对分隔室压燃式天然气发动机中的燃烧和流动进行了三维模拟计算。模拟计算结果表明,在采取进气预热措施后,天然气在分隔室燃烧室中可以可靠着火,并能迅速燃烧。压缩上止点时在分隔室中存在较强的涡流及副涡流。此外,还对着火时刻及NO排放进行了模拟计算及分析。     

点燃式天然气发动机性能燃烧模型的研究

提出一种利用热力学－化学反应建立点式天然气发动机燃烧过程数学模型，此模型采用准维模型，计算和试验表明此模型能较好的预测天然气发动机的性能。     

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...     

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.     

天然气/柴油双燃料燃烧特性及规律的研究

通过试验及其分析,探索天然气和柴油复合燃烧特性和规律,并具体阐述负荷、转速、替代率、引燃油量、进气混合气浓度、供油提前角和燃烧室形式等因素对双燃料燃烧压力变化规律、放热规律、着火特性、最高替代率变化规律等的影响.特别指出了天然气/柴油双燃料燃烧的主要特征、存在的主要问题和需要采取的技术措施.     

压燃式双燃料发动机燃烧模型的新进展

本文提出了用含有１１９个化学反应式，４１种化学组分的燃烧模型，实现了对甲烷（ＣＨ４）－柴油双燃料发动机燃烧过程的描述。与现有模型相比，本模型创建了化学反应机理子模型及相应的气相反主尖的理论体系，克服了凭经验组合反应机理的缺点；用多区燃烧模型代替了对引燃油瞬时燃尽假设的引燃油燃烧模型，在传热学模型中考虑了辐射因素，并局用热力学性质代替整体热力学性质进行传热计算。     

不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性

开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明：燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC、CO排放也维持较低水平。     

火花点火式天然气发动机燃烧系统的研究

本介绍了天然气发动机预燃室燃烧系统的研制过程，新设计的燃烧系统工作可靠、性能优良。试验结果表明：预燃室内混合气着火稳定、火焰传播迅速；主燃室燃烧速度高、持续期短、无后燃现象，整机性能比原机有较大的提高。     

压缩比对直喷天然气发动机燃烧与排放特性的影响

在缸内直喷火花点火天然气发动机上开展了压缩比为8、10、12和14的燃烧和排放特性研究。研究结果表明,压缩比对发动机性能、燃烧和排放有较大影响。压缩比增加,发动机充量系数增加,燃烧速率加快,热效率提高。缸内最高燃烧压力、最高燃气平均温度和最大压力升高率等燃烧参数随压缩比的增加而增加;HC和CO排放随压缩比的增加而降低,NOx随压缩比的增加而增加。压缩比过高会导致HC排放的增加,当压缩比大于12时,发动机在中高负荷出现轻微爆燃现象,NOx排放明显增加。综合考虑直喷式天然气发动机的动力性、经济性和排放性能,认为发动机的最佳压缩比设置在12比较合理。     

分隔室压燃式天然气发动机燃烧室结构参数对燃烧特性的影响

利用详细的化学动力学机理与CFD多维数值模拟计算软件研究了燃烧室结构参数对分隔室压燃式天然气发动机燃烧特性的影响。为验证模型的正确性,将实验值与计算值进行了对比。通过模拟计算,讨论了燃烧室通道截面积、通道倾角、通道形状、通道布置对着火时刻、缸内平均温度和压力以及NO排放的影响。结果表明:通道截面积在132.66 mm2时综合性能最佳;通道倾角为50°时能取得较好的燃烧性能;圆形通道在着火性能、NO排放性能均优于圆角方形通道;通道布置方式对燃烧性能的影响较小。     

正庚烷/生物柴油双燃料的部分均质压燃燃烧

研究了气口喷射正庚烷、缸内直喷生物柴油的部分均质充量压缩着火(HCCI)燃烧的燃烧特性和排放特性.研究表明,整个燃烧过程旱现三阶段放热模式.随着正庚烷预混合比例的增加,第一阶段和第二阶段最大放热率呈线性增加,从而导致生物柴油着火时的温度和压力明显上升.预混合正庚烷的引入使得放热中心时刻和放热结束时刻明显提前,燃烧持续时间缩短.至于排放方面,预混合比例的增加会引起CO和HC排放的增加,并且增加幅度逐渐减小;在中小当量比下,预混合比例增加会使得NOx排放线性降低,但是对碳烟排放却几乎没有影响;在较大当量比下,预混合比例增加可以使得NOx和碳烟排放同时大幅度下降,并且在20%～25%之间可以得到最佳的NOx和碳烟降低效果.