LNG柴油双燃料发动机多点顺序喷射试验研究

为将纯柴油发动机改造为LNG/柴油双燃料多点顺序喷射发动机,在不改变原型机结构前提下设计了一套天然气供给系统。为验证该供气系满足否满足原型机在额定工况下的需求,设计了进气道喷射模拟试验台。试验验证表明:该天然气供给系统能够满足发动机在额定工况下燃气供应量及喷射控制的需求,且整套系统能够根据发动机不同工况调整天然气的喷射量。试验结果可为发动机在双燃料模式下运行提供前期数据支撑。     

“本质安全”8240ZCDF型柴油/天然气双燃料发动机的研制

8240ZCDF型柴油/天然气双燃料发动机是本公司新开发的新能源发动机,该发动机既可以在纯柴油模式下运行,也可以在柴油/天然气双燃料模式下运行,安全标准满足国内最高安全标准—中国船级社《天然气燃料动力船舶规范》中"本质安全"标准。该发动机采用了先进的天然气电子控制多点喷射技术,柴油替代率达80%以上,按照中国船级社"本质安全"标准进行总体设计,该发动机可以满足船用推进及发电、陆用发电等多种用途,具有柴油替代率高,NOx、CO2排放低、经济性高等特点。     

不同进气氛围耦合废气再循环对双燃料发动机工作过程的影响

基于正庚烷、甲烷、乙烷、丙烷多组分混合物简化动力学机理耦合三维计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）数值模型,模拟研究高替代率时不同进气氛围（H₂、O₂组分）耦合废气再循环（exhaust gas recirculation,EGR）对天然气/柴油双燃料发动机低负荷工作过程的影响机理。研究表明：在不同EGR率下,进气掺氢会使缸内燃烧速率显著加快,OH活性基浓度明显升高,CH₄排放显著降低,但CO排放升高;进气掺氧后,缸压及瞬时放热率峰值、最大压力升高率、最高燃烧温度及OH活性基浓度均升高,碳烟、CO和CH₄后期氧化作用增强使其最终排放降低,但NO_x排放升高。在EGR率小于29%,掺氢比小于2.5%时,在实现较低CO、碳烟排放的同时能显著降低CH₄排放和NO₂/NO_x比例;高EGR率时,进气掺氧能降低CO、碳烟排放,并改善CH₄与NO_x     

CNG/柴油双燃料发动机供气技术研究

在详细介绍并分析CNG／柴油双燃料发动机的天然气预混合供气、进气喷射、缸内直接喷气方式的基础上，指出了CNG／柴油双燃料发动机技术的发展趋势是天然气电控多点顺序气口喷射和柴油的共轨喷射技术的结合。     

CNG/柴油双燃料发动机供气技术发展与趋势

详细介绍并分析了CNG/柴油双燃料发动机的天然气预混合供气、进气喷射、缸内直接喷气技术,指出了CNG/柴油双燃料发动机技术的发展趋势是:将天然气电控多点顺序气口喷射和柴油共轨喷射技术相互结合。     

喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机燃烧稳定性影响研究

基于一台光学发动机,在1 200 r/min转速下,采用进气道低压喷射氨气,缸内高压直喷高活性正十二烷的双燃料燃烧模式,应用火焰高速成像方法,研究了喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机缸内燃烧的影响规律．结果表明,直喷燃料喷射压力降低,导致正十二烷浓度分层增大,自燃着火点增多,更有利于正十二烷引燃均质预混合的氨气;直喷压力在30 MPa和60 MPa工况下,火焰初期NH3燃烧的橘色火焰占主导,之后呈现正十二烷预混蓝色火焰与NH3橘色火焰叠加现象;在90 MPa喷射压力下,火焰发展初期正十二烷预混蓝色火焰占主导,随着燃烧发展NH3橘色火焰的比例逐渐增多．在30 MPa喷射压力下,缸内直喷正十二烷可以实现90%氨气比例的稳定着火,但是燃烧反应速率过低,燃烧持续期过长．进气温度从100℃升高到125℃后,自燃着火点数量增加,氨双燃料燃烧反应速率提高,放热率峰值增大;然而进气温度进一步从125℃提高到150℃时,对燃烧压力和放热率影响很小．上述研究表明,较低的直喷燃料喷射压力和适当提高进气温度更有利于氨燃料的稳定着火以及燃烧速率的提升和氨在双燃料中占比的提高．     

电喷双燃料发动机排放性能的试验研究

研制开发了双燃料发动机天然气电控喷射系统,并在喷射阀流量特性曲线试验基础上,对电控双燃料发动机做了系统匹配试验,以及与原机和混合器双燃料发动机的排放性能对比试验。结果表明,燃气电喷式双燃料发动机的污染物排放量较低,与原机相比,显降低了碳烟及氯氧化物NOx的排放;与混合器式相比,进一步降低了CO和HC的排放量。     

引燃柴油对中速双燃料发动机燃烧与排放的影响

采用SAGE详细化学反应机理燃烧模型,加入液滴破裂、蒸发、碰撞以及碰壁子模型,建立了ACD320DF船用中速双燃料发动机缸内及进排气道的三维仿真模型。在气体模式下对不同引燃柴油喷射策略下的缸内燃烧特性进行数值模拟分析。分析表明:引燃柴油的喷油时刻与喷油量对发动机的燃烧及排放有重要影响。根据发动机工况合理调整微引燃柴油的喷射策略,则能得到较好的燃烧和排放性能。     

小型柴油机改装为双燃料发动机的燃气供给系统设计

针对单缸柴油机,选取天然气与空气的混合方式为进气管预混合方式,进而设计出了双燃料发动机的燃气供给系统.并根据所选单缸柴油机的基本参数,对燃气供给系统的各个部件进行了详细的设计、计算与选型.     

低热值燃气-柴油双燃料发动机动力性能计算

推导了低热值燃气-柴油双燃料发动机动力性能计算公式,并对由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装的生物制气-柴油双燃料发动机的动力性能进行了计算分析。结果表明：双燃料发动机能够达到原柴油机的动力水平;其动力性能随引燃油量的减小而降低;在新鲜空气充足的前提下,供给更多的燃气,双燃料发动机的动力性能增强;燃气替代率有一最大值,超过该值后,随替代率增大,动力性能急剧下降;燃气低热值越高,替代率便可越大。计算得出的生物制气-柴油双燃料发动机在标定点和最大转矩点的最大生物制气替代率和对应的燃气进气比,与试验结果相吻合。     

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。     

双燃料发动机油雾-燃气混合探测装置研制

针对传统的柴油机油雾探测器只能探测颗粒状油雾质量浓度,而传统的可燃气体探测器只能探测气态介质的体积分数,开发了一款新型双燃料发动机油雾-燃气混合探测器。该装置能够同时探测油雾质量浓度和燃气体积分数,并且可在不同混合比例下按不同的爆炸极限进行报警。     

双燃料发动机的结构改装和计算验证

介绍了德国压缩天然气/柴油双燃料发动机的发展现状和优劣势,以及基于转变气门喷射系统(TVI)的结构改装.由于在怠速和低负荷工况下热效率过低和排放不佳,通过双策略模式实现了双燃料发动机的低排放和高效运行.最后通过计算验证双策略模式在转换时的可行性.     

船用双燃料发动机综合性能预测及优化

为了使双燃料发动机满足日益严苛的排放法规要求,同时获得更高的经济效益,有必要对发动机进行全工况综合优化,以获得排放和燃油消耗的折衷．首先基于长短期记忆(LSTM)神经网络建立了发动机NO_x排放和燃油消耗率(BSFC)的预测模型,然后将所建模型与NSGA-Ⅱ算法结合,对NO_x排放及BSFC进行优化,并获得最优Pareto前沿解集以及决策变量的最佳控制参数组合．最后将最优控制参数组合标定至电子控制单元(ECU)中进行试验验证,结果表明:优化后的NO_x排放平均下降了76.4%,BSFC平均下降了3.5%,且NO_x排放满足IMO Tier-Ⅲ的限制要求．     

氨–柴油双燃料发动机燃烧的光学诊断研究

为了解决氨燃料在发动机中燃烧不稳定的问题,通过开展氨–柴油双燃料发动机燃烧过程的光学诊断研究,以获得柴油引燃氨的燃烧及火焰发展特性,研究了不同氨替代率及不同柴油喷射时刻对氨–柴油双燃料缸内燃烧和火焰发展特性的影响。结果表明：随着氨替代率的增加,缸压和放热率峰值先增加后减小,燃烧相位不断后移,滞燃期和燃烧持续期延长,70%和80%氨替代率下放热率峰值相比40%氨替代率降低了41.7%和58.8%。随氨替代率增加,火焰光强和火焰面积均逐渐减小,氨替代率为80%时,火焰向燃烧室中心的扩散燃烧速度变慢,火焰面积峰值为612.5 mm²,占燃烧室总面积约19%,燃烧表现较差;随着柴油喷射时刻的不断推迟,缸压和放热率峰值先增加后减小,燃烧相位不断后移,燃烧持续期先减小后增加,火焰光强和火焰面积均先增加后减小。-25°喷射时刻缸压和放热率峰值分别为4.28 MPa和115.4 J/（°）,相比其他时刻具有较好的放热性能。与-20°喷射时刻相比火焰光强和火焰面积分别增加了15%和42.5%,此时燃烧室中心未燃区域最小,对氨有较好的引燃效果。     

天然气/柴油双燃料发动机燃气供给系统特性研究

在试验的基础上，研究了由X6130改造的天然气／柴油机燃料发动机的燃气供给系统的特性，重点分析了节气门开度及混合器喉口直径对混合器真空度，进而对双燃料发动机性能的影响关系。     

论燃气／柴油双燃料发动机的油气转换和调速问题

论燃气／柴油双燃料发动机的油气转换和调速问题新疆石油局塔西南勘探开发公司苏贵斌燃气／柴油双燃料发动机是在柴油发动机的基础上增加一套供气系统后构成的，因此它有两种工作状态，即可以用燃气（天然气、煤气、液化石油气、高炉发生气和沼气等）运行，也可以用柴油运...     

大缸径气体机和双燃料发动机燃油喷射系统

介绍了大缸径气体机概念和类型;着重介绍了几种基于共轨技术的不同双燃料发动机喷射系统喷油器的设计特点和效果。指出:这种共轨技术是未来产品开发的基石,并有助于实现燃气发动机市场的多样性发展。     

双燃料发动机气缸盖设计

气缸盖是发动机的重要零部件之一,它不仅承载着燃烧室内的热负荷和机械负荷,也是结构最复杂、最紧凑的零部件之一。在设计某双燃料发动机气缸盖中,通过改进柴油机气缸盖内部结构从而使其机械强度得到提高,同时其热应力也得到有效减小,结构上设计了具有文丘里效应的天然气进气道,保证天然气快速的进入燃烧室。