喷射参数对柴油引燃直喷天然气发动机燃烧和排放的影响综述

随着排放法规的日益严格,天然气因为其低排放性能和经济性得到了广泛的应用。火花点燃发动机是目前应用最广泛的天然气发动机,但是其具有热效率低、HC排放较高的缺点,而柴油引燃直喷天然气发动机却克服了以上缺点,在达到高热效率的同时,还保持了低排放的性能,逐渐成为了天然气发动机的研究热点。本文根据以前的研究文献,总结了喷射时刻、喷射压力和喷射间隔三种喷射参数对引燃直喷发动机燃烧、排放和性能的影响。     

喷射时刻对焦炉气直喷发动机燃烧特性影响

为加强焦炉气的利用,减少资源浪费,利用AVL-FIRE软件对焦炉气缸内直喷型发动机进行建模,模拟不同喷射时刻对于该类型发动机燃烧过程及排放的影响,以确定焦炉气的最佳喷射时刻。结果表明:在相同燃气喷射量与喷射持续期下,最佳喷射时刻出现在进气门关闭后开始喷射且点火前结束喷射期间。最佳喷射时刻使得缸内混合气形成均匀,燃气浓度与湍流强度分布有利于加快火焰传播速度,实现稳定燃烧,提高缸内压力,降低NOx排放,过早与过晚喷射均会降低发动机动力性能。     

掺水燃烧对天然气发动机排放性的影响机理研究

掺水燃烧是稀薄燃烧天然气发动机用于减少排放污染物NOx的有效方法之一。基于水的热力特性及天然气燃烧特性对天然气掺水燃烧过程中污染物生成的机理进行了分析;并基于实验数据对进气管水喷射下稀薄燃烧天然气发动机主要排放污染物进行了测量。研究表明：掺水燃烧过程中,发动机缸内温度大幅下降,有效抑制了热力型NO的生成。水在参与燃烧过程中生成大量OH基有效抑制了快速型NO的生成。在转速1800rpm、水喷射量0.92g/s下,NOx下降70.4%。掺水燃烧过程产生的OH基同时有效促进了CO氧化生成CO₂。在转速1000rpm、水喷射量0.92g/s时,CO减少22.2%。     

缸内直喷氢气对发动机燃烧及排放的影响

为探索氢发动机热效率提升及超低氮氧化物排放的技术路径,基于一台1.5 L缸内直喷氢气发动机,结合废气涡轮增压及电子增压复合技术,通过试验研究了氢气在稀薄燃烧及超稀薄燃烧模式下发动机燃烧和排放的变化规律。结果表明：在稀燃模式下,随着混合气稀释程度增大,缸内压力越来越高并前移,放热率峰值逐渐下降同时放热始点提前和放热时长变长,缸内燃烧温度下降,燃烧滞燃期和持续期逐渐变长,压升率下降;λ对NO_x排放的影响显著,λ=1.2时NO_x排放达到峰值,λ>2.5时,NO_x排放基本趋于0;在同样的负荷,较稀的混合气的热效率更高且NO_x排放更低,有效热效率达43%;全负荷时,随着λ趋向于1,扭矩逐渐升高,爆发压力和压升率也会明显上升。     

双燃料发动机天然气电子控制喷射系统的研究

受环境保护和能源短缺的牵掣,双燃料发动机改造技术在我国得到大力的发展,双燃料发动机电控喷射系统的研究是目前的一个热点。本文从硬件和软件两个方面详细论述了天灰气电控喷射系统的构成及基本原理,并进行了双燃料发动机台架实验,实验结果表明发动机的排放特性得到了改善,其可为工程实践提供参考。     

天然气喷射提前角对高压直喷天然气发动机燃烧和排放的影响

应用Converge软件研究了高压直喷天然气发动机的天然气喷射提前角对燃烧和排放的影响,从而达到提高发动机热效率并且降低排放的目的。通过对计算结果的对比分析,得出了不同天然气喷射提前角下的缸内压力、放热率、温度分布以及NOX排放的变化情况。     

微喷引燃油量对双燃料发动机燃烧的影响

以ACD320DF发动机为研究对象,将发动机的NOx排放限制在同一水平,进行了引燃油量调整实验,在同等NOx排放的条件下,引燃油量越少,HC排放下降,总体排放水平改善;引燃油量降低,燃烧始点滞后,最大爆压下降,但燃烧持续期缩短,发动机燃烧震动强度下降,噪声减小,缸压曲线更为平滑;50%负荷以下,最佳引燃油量占比约为1.5%～2%,而在100%负荷时引燃油量取最小值,替代率高达99.5%,发动机的热效率达到最高。     

大负荷下柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性数值模拟

为提升柴油-天然气双燃料发动机在大负荷工况下的动力性、经济性和排放性等多种性能,利用某商用软件建立发动机三维气缸模型,探究了二次喷油策略下柴油的喷射时刻对发动机燃烧与排放的影响。研究表明,一定范围内较早的主、预喷时刻可以提高发动机的缸温、缸压、IMEP、燃烧效率等参数,使燃料燃烧更加充分,缸内温度分布更加均匀,并能实现较高的热效率和较低的排放。但是过早的主、预喷时刻会导致燃烧不充分,燃烧效率降低、发动机的性能减弱并产生大量废气等负面影响,由此可见,大负荷下适当提前引燃柴油的喷射时刻可优化燃烧,降低大负荷工况下的爆燃倾向,提高发动机的动力性和经济性,稳定燃烧过程。     

双燃料发动机燃烧影响因素综述

近年来,双燃料发动机成为一个研究热点,由于一些含氧燃料不溶于或难溶于柴油,通常将其柴油共同应用在双燃料发动机中,双燃料燃烧模式作为一种替代传统柴油燃料燃烧的燃烧方式极具研究开发应用前景。本文主要以甲醇、乙醇和丁醇为例,通过对这三种含氧燃料的当前研究内容,分析对于双燃料发动机的影响因素,并为后续的研究提供理论依据。     

直喷天然气发动机研究现状综述

随着对发动机技术研究的不断深入,受制于石油资源和排放法规的影响,传统燃料发动机已逐渐被淘汰,新型燃料发动机发展前景良好。而直喷天然气发动机具有较好的动力性和排放性,并能大大减少对传统燃油的使用,已经成为了当下新型发动机技术的研究热点。本文主要介绍了直喷天然气发动机的国内外研究现状,展望了该发动机的发展趋势,为其后续的优化设计提供参考,以期促进今后该技术的发展。     

柴油引燃甲醇双燃料发动机排放性能试验分析

介绍了柴油引燃甲醇双燃料燃烧对柴油机CH、NOx和碳烟排放的影响。采用柴油引燃甲醇双燃料在一台单缸、直喷、中冷柴油机上进行。随着甲醇质量分数的增加,HC排放迅速增加,NOx排放减少,发动机碳烟排放大幅度降低。     

燃烧室形状对醇醚燃料发动机燃烧和排放影响的数值模拟

为了研究燃烧室形状对醇醚燃料发动机燃烧和排放特性的影响,在压缩比不变的条件下,设计了5种不同形状的燃烧室,运用AVL_Fire软件对具有不同形状燃烧室发动机的燃烧过程进行了模拟计算。结果表明,缩口燃烧室E内气流运动最强烈,缸内平均压力较高,NO和soot排放很低;直口燃烧室A的缸内压力最低,噪声小,NO和soot排放较低;敞口燃烧室B的NO排放最高,soot排放较低。尖底凸台对气流的导流效果比圆底、平底凸台要好,更利于挤流的形成和发展。缩口燃烧室内的挤流强度比直口、敞口燃烧室强烈。     

进气温度对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响研究

通过模拟软件CONVERGE耦合甲醇氧化详细化学动力学机理,在1台由DH1115单缸柴油机改装而成的电热塞助燃式直喷甲醇发动机上,研究了进气温度对甲醇发动机燃烧及非常规排放的影响。结果表明,提高进气温度,有利于改善甲醇的蒸发及扩散,提高甲醇与空气混合质量,改善燃烧质量、降低非常规排放。当进气温度从300K提高到360K时,压力、放热率和温度峰值提升显著,甲醛及未燃甲醇排放分别减少到了0.1mg·kWh-1、0.2mg·kWh-1,降低幅度接近100%。     

CA6113B天然气发动机电控喷射系统的设计开发

CA6113B天然气发动机电控喷射系统是针对大型柴油机而开发的实用系统。安装该系统对柴油机原机改动不大,主要是通过降低压缩比、增加供气装置、增加点火系统等工作来实现天然气单一燃料模式工作,可以很好的解决动力性、经济性和排放问题。本文论述了CA6113B天然气发动机电控喷射系统的组成、系统特点以及发动机性能匹配试验。     

柴油机本体优化对燃烧性能和排放的影响

为通过非道路国四排放法规限值,对柴油机本体进行优化,以降低发动机本体的NOx排放和PM排放.基于CFD计算,根据模拟温度场云图,保持压缩比不变,改变燃烧室喉口的形状和面容比,减少燃烧室纵向涡流强度,抑制缸内燃烧速度,降低NOx的排放.同时,通过提高共轨压力,优化喷油器的位置和凸高,让油束落在燃烧室的最佳位置,使燃油和空...     

燃烧室结构对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动,并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理,建立基于化学反应动力学的端面进气天然气转子发动机三维动态数值模拟模型。通过与试验数据进行对比和分析,验证模型的可靠性。在此基础上,研究燃烧室结构对端面进气天然气转子发动机的缸内流场、温度场和中间产物浓度场的影响。结果表明,当燃烧室凹坑布置于转子曲面长度方向的前端和转子曲面宽度方向的中心时,燃烧过程同时利用了燃烧室后部的滚流以及燃烧室中部高速流区对火焰的加速作用,缸内整体燃烧速率最大。同时,其缸内压力最大以及中间产物OH的生成量也最大,其压力峰值比中置凹坑燃烧室提高了19.9%,但其NO质量分数仍在0.5%以内。     

基于热力学模型的液化石油气发动机 燃烧放热及排放分析

通过燃用汽油及液化石油气的对比试验得出了两种燃料的对比燃烧特性,从而在燃烧机理上分析了其燃烧及排放特性。结论表明以汽油机改装的LPG(液化石油气)发动机自身带有一些缺陷,但通过改装及调试是可以获得较理想的动力性并改善排放指标的。     

缸内直喷汽油机冷启动燃烧与排放光学试验研究

结合光学单缸机和激光诱导荧光测量技术对直喷汽油机冷怠速工况缸内油气混合与燃烧过程进行了可视化试验研究。试验采用了屋脊形透明缸套和双侧激光,利用统计图像评估方法得到了缸内混合气浓度和燃烧火焰分布图像,通过缸压传感器和燃烧分析仪对燃烧稳定性进行了分析,采用废气分析仪和光学传感器分别对碳氢和碳烟排放进行了分析评估。研究表明：燃烧稳定时燃油与缸套碰壁是碳氢排放产生的主要原因,碳烟排放则主要由活塞顶部燃油碰壁造成;适当推迟第二次喷油时刻有利于点火时刻火花塞附近稳定浓混合气的形成,继而提高燃烧稳定性,同时减少碳氢排放,过迟喷射会导致碳烟明显增加,过早喷射会造成缸内失火,碳氢排放增加。