柴油引燃天然气着火过程分析

采和最新化学反应动力学机量，对具有少量柴油引燃的天然气、空气混合物着火过程进行了理论分析。其中：甲烷氧化机理包含79个基元反应，涉及32种组分；柴油反应机理包含327个基地反应，涉及71种组分。对IPIC－CFDⅡ软件进行修改，使之适合双燃料系统的燃烧计算，程序采用了美国SANDIA国家实验室，NASA和BERKELEY大学热力学数据库中的相关参数以及大型化学反应动力学软件包CHEMKINⅢ中相关的模型和子程序。运用开发的源码，计算了柴油、天然气和空气混合物在不同点火温度、不同当量比和不同压力下的着火延迟时间，同时预测了火焰中反应物、主产物、自由基浓度以及温度变化的时间进程。     

柴油引燃天然气发动机着火特性及其影响因素的研究

对一台由涡轮增压中冷直喷式柴油机改装的气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油／天然气双燃料发动机进行了着火与失火及其影响因素的研究．以HC排放的急剧增加作为发动机发生失火现象的判断标准，得到了不同负荷的最小引燃柴油量同过量空气系数A的关系，同时采用现象学燃烧分析模型，详细分析了引燃柴油在天然气着火过程中的作用，发现柴油引燃天然气发动机燃烧过程可以在很稀的条件下(λ＝3．5)实现稳定着火和燃烧，这是由于引燃柴油着火后，对天然气／空气混合气的挤压，使天然气／空气混合气温度升高，促进了活化基及易燃中间产物的生成．提高进气温度同样有助于提高活化基和易燃中间产物的生成，提高放热速率。     

惰性气体对准均质压燃燃烧过程的影响

在一台可视化发动机上，通过在进气中加入惰性气体的方法来控制柴油引燃天然气的燃烧过程。实验结果表明：进气中加入惰性气体使着火点位置向燃烧室壁面推移，着火点数量增加，着火时间推迟，燃烧速度降低，有效地降低了缸内燃烧最高压力及燃烧压力升高速率，CO2的影响大于N2的影响。     

天然气-柴油双燃料准均质燃烧过程的研究

通过发动机缸内分析法,对发动机的典型工况燃烧特性进行了试验研究,结果表明,天然气-柴油双燃料在低速时具有比燃烧纯柴油高的指示压力,最高爆发压力大于纯柴油,最大压力升高率也具有相同的规律,且双燃料的循环变动量大于柴油;而在中、高转速下,其具有与低速情况相反的规律。     

最大扭矩转速下天然气发动机准均质压燃特性的研究

由少量柴油引燃均匀天然气混合气,该种燃烧接近均质压燃燃烧过程,故可认为是准均质压燃过程。在发动机的最大扭矩转速下负荷特性的燃烧过程及排放物生成规律如何发展变化、具有何种特点,通过发动机缸内分析以及相应工况的排放测试,对发动机的各工况燃烧特性及对排放物生成的影响进行了研究。     

引燃柴油在甲烷-空气混合气中的着火模型

分析双燃料发动机引燃柴油在甲烷一空气混合气中的着火过程,提出一种新的着火模型．着火模型的基本框架仍然采用Shell模型,但考虑了CH4对柴油着火过程的影响．柴油的着火过程是退化分支链的反应过程,根据CH4基元反应的特点,分析CH4对柴油退化分支链反应机理的影响,提出一种修正的Shell模型,并进行了试验分析．模拟计算选用KIVA-3程序,修正的Shell模型作为KIVA-3的一个独立的着火子程序．试验结果表明,修正的Shell模型能够较好地模拟引燃柴油在甲烷-空气混合气中的着火过程．     

柴油均质压燃发动机的循环模拟研究

建立了一个柴油均质压燃发动机的零维循环计算模型,用基元反应机理和感应时间（EMIT）模型预测着火正时,用拟合的对数正态分布函数计算不同工况的放热率。与试验的对比表明,模型能够比较准确地预测不同工况柴油均质压燃发动机的工作性能。用建立的模型分析了配气定时对柴油均质压燃燃烧过程的影响,计算表明配气定时可以控制均质压燃燃烧的运行工况范围。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅱ)--二甲基醚/天然气反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型研究了二甲基醚／天然气双燃料均质压燃燃烧反应机理。结果表明由于两种燃料相互作用，DME低温反应进行程度很小，没有第二次加氧过程，β-scission起主导作用，大部分甲醛由CH3O生成，而不是DME的低温反应；H2O2主要由DME控制，H2O2浓度升高促进了天然气的低温反应进行；另一方面，天然气低温反应放热也促进了DME的氧化反应，OH浓度升高，使CO能够全部氧化。计算结果表明，在压缩比较高的条件下，天然气浓度变化对DME稀燃极限几乎没有影响，但压缩比较低时，随着天然气浓度升高，DME稀燃极限浓度升高。     

天然气闭环燃料重整的均质压燃(HCCI)试验研究

氢具有良好的可燃性,可用少量氢作为添加荆来改善天然气的自燃特性.通过试验,对比了天然气和汽油HCCI的性能,利用模拟的重整气验证了天然气加氢的效果,研究了天然气燃料重整实现在线产生氢的可行性,并进行了天然气在线燃料重整产生富氢重整气的闭环试验.试验结果表明,利用再循环的废气进行燃料重整产生富氢重整气是扩展HCCI工作范围和降低NOx排放的切实可行的有效方法.     

柴油引燃天然气发动机不同喷射时刻和引燃油量下的燃烧和颗粒排放特性研究

在一台改装的柴油引燃天然气发动机上对不同的柴油喷射时刻和引燃油量(喷射油量)下的燃烧和颗粒排放进行了试验研究,并对相关的燃烧和颗粒排放特性进行分析。研究结果表明:随着喷射时刻和引燃油量的变化,柴油引燃天然气发动机的颗粒排放呈现单峰分布,其粒径分布无太大的变化,峰值粒径出现在29nm附近。随着喷射时刻的提前,纳米级颗粒数量浓度显著增加,颗粒的质量浓度呈现先减小后增加的趋势,滞燃期逐渐推迟,总燃烧持续期先减小后缓慢增加,相应的放热率曲线型心在逐渐靠近上止点后逐渐远离;随着引燃油量的增加,柴油引燃天然气发动机滞燃期和总燃烧持续期持续减小,放热率曲线型心逐渐靠近上止点,发动机排放颗粒的数量浓度明显减小,但其颗粒的质量浓度逐渐增加。     

YC6108天然气/柴油双燃料改型发动机的性能研究

本文介绍CY6 10 8Q型柴油机改装为天然气 /柴油双燃料发动机的有关情况。试验研究结果表明 ,虽然对原机的改动不大 ,但改装后的双燃料发动机与原机相比 ,动力性却略有提高 ,排气烟度也大幅度地改善 ,油气转换方便、并具有良好的可操作性、安全性和可靠性 ,双燃料发动机的性能基本达到了设计目标     

基于分形理论的柴油引燃天然气发动机燃烧模型

以柴油引燃天然气发动机为研究对象,针对柴油引燃油的扩散燃烧和天然气气体燃料的均质预混燃烧的特点,分别建立了引燃油多区燃烧模型和基于分形理论的预混天然气气体燃料燃烧模型.在试验验证所建模型的基础上,分析了引燃油量、喷油提前角和发动机转速对柴油引燃天然气发动机性能的影响.研究表明,适当增加引燃油量和减小喷油提前角可以降低柴油引燃天然气发动机的最大缸内压力升高率,从而有利于遏制柴油引燃天然气发动机高负荷时的爆震倾向.     

柴油引燃天然气发动机中高负荷性能优化试验研究

基于潍柴WP10H改造的单缸机试验平台，深入研究中、高负荷工况充量热力学参数和柴油喷射参数之间的耦合关系及多参数协同获得高热效率的控制方法。结果表明，在平均指示压力（indicated mean effective pressure， IMEP）为1.0 MPa的中负荷工况，提前喷油定时会减少引燃油量的需求量；随着预混天然气当量比增大，柴油喷射定时推迟且喷油定时对引燃油量变化的敏感性降低，指示热效率（indicated thermal efficiency， ITE）和燃烧速率趋于最大值时所需要的最小引燃油量减小；中高负荷工况（IMEP为1.4 MPa）下，增大废气再循环（exhaust gas recirculation， EGR）率需提前喷油定时，增加引燃油量；增压会带来当量比减小从而减缓燃烧速率和提高压缩温度利于快速压燃着火两方面的影响，综合作用取决于混合气自身的热力学氛围。在中负荷工况下，柴油喷射参数的控制需要尽可能地提升燃烧速率以降低燃烧损失，而通过优化当量比调控传热损失与排气损失是提升热效率的关键；在满足粗暴燃烧限值的同时，优化燃烧相位避免过高的排气损失是中高负荷工况提高热效率的关键；随着负荷升高，进气压力与EGR率均增大，最小引燃油量减小，IMEP为1.7 MPa时，ITE可提升至52.1%，最小柴油能量占比为4.7%。     

TY1100柴油机燃用天然气的排放特性研究

通过对单缸柴油机的试验研究,分析了柴油机燃用天然气和纯柴油时的排放情况,对两组数据做了比较,并对柴油机电控喷射天然气技术作了介绍．     

Natural gas HCCI engine operation with exhaust gas fuel reforming

Natural gas has a high auto-ignition temperature, requiring high compression ratios and/or intake charge heating to achieve homogenous charge compression ignition (HCCI) engine operation. It is shown here that hydrogen in the form of reformed gas helps in lowering the intake temperature required for stable HCCI operation. It has been shown that the addition of hydrogen advances the start of combustion in the cylinder. This is a result of the lowering of the minimum intake temperature required for auto-ignition to occur during the compression stroke, resulting in advanced combustion for the same intake temperatures. This paper documents experimental results using closed loop exhaust gas fuel reforming for production of hydrogen. When this reformed gas is introduced into the engine, a decrease in intake air temperature requirement is observed for a range of engine loads. Thus for a given intake temperature, lower engine loads can be achieved. This would translate to an extension of the HCCI lower load boundary for a given intake temperature.     

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。     

大缸径天然气发动机点火线圈的开发

根据天然气发动机点火系统的特点和在油田工作的要求，本文简要介绍了在开发大缸径天然气发动机用点火线圈时对提高点火能量，安全性和可靠性方面所采取的措施。     

柴油/天然气电控双燃料技术研究

针对双燃料发动机的特点介绍了电控双燃料系统的原理;并对所研究的双燃料发动机的失效模式及效应进行了分析。性能试验表明:在不对原柴油机喷油角度、压缩比等参数进行任何改动,只增加燃气供应系统和电控双燃料系统的情况下,在75%负荷下天然气的替代率达到83%,经济性好;同时,排放较纯柴油有较大的改善;发动机的排温、最高燃烧压力及调速性能与柴油机的相近。     

柴油燃料HCCI燃烧的稳定性研究

实现宽广负荷范围内的稳定燃烧是目前HCCI燃烧研究的热点之一．而HCCI燃烧在高、低负荷时的工作不稳定性是影响HCCI燃烧实用性的重要问题之一。在前期研究实现单缸柴油机HCCI燃烧的基础上,主要分析了发动机负荷和气门重叠期的变化对HCCI燃烧稳定性的影响,探讨了造成不稳定燃烧的原因。结果表明：HCCI燃烧在中间负荷燃烧稳定性最好,但在低负荷时容易产生失火,高负荷时容易产生燃烧压力振荡,造成不稳定燃烧;负气门重叠期增大有利于小负荷的燃烧稳定性,负气门重叠期减小有利于大负荷的燃烧稳定性。     

氮气稀释气对天然气着火特性的影响

为获得氮气稀释气对天然气着火特性的影响规律,对不同当量比、初始压力、初始温度以及氮气稀释系数下天然气的着火延迟时间进行了试验测试与数值计算,并分析了氮气稀释气对其着火特性的影响机理。结果表明,随初始温度的变化天然气着火延迟时间呈线性变化趋势;天然气的着火延迟时间随初始温度或初始压力的升高逐渐缩短,且受当量比的影响不明显;随着氮气稀释系数的增加,天然气的着火延迟时间逐渐延长,且促进天然气着火的关键反应步,■的敏感性系数将大幅度下降。