废气再循环率及点火时刻对天然气发动机燃烧和排温的影响

基于一台当量比燃烧的天然气发动机,采用三维燃烧分析与发动机一维热力学计算相结合的方式开展了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率及点火时刻对缸内燃烧过程和发动机排温的影响研究.研究结果表明:随着EG R率的增加,燃烧相位后移,燃烧持续期延长,放热率峰值减小,最大压升率、缸内最高燃烧压...     

进气歧管结构差异对发动机各缸EGR率均匀性的影响

针对天然气发动机,废气再循环(EGR)能够有效地有抑制氮氧化物(NO_x)的产生,同时降低发动机缸内的燃烧温度。但各缸EGR率差异会导致各缸燃烧存在差异,从而增加失火和爆燃的风险。基于某国六天然气发动机进行各缸EGR率测试,并对进气歧管进行计算流体动力学(CFD)仿真分析。基于此,通过优化进气歧管结构设计,有效提升了EGR率的均匀性,各缸EGR率均匀性≤2.5%,满足设计要求。研究结果可为后期发动机的进气歧管设计开发提供参考。     

各缸废气再循环率不均匀性对柴油机排放影响的试验研究

针对一台由国五升级到国六的重型柴油机原始排放(无后处理系统)超过目标设定值的问题进行研究,提出了一种通过控制各缸废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率不均匀性来降低柴油机原始排放的方法。建立了柴油机各缸EGR率不均匀性的排放测试试验台架和测试方法,通过分析排放万有特性曲线图确定所研究的进气总管EGR率和柴油机运行工况点,用CO2法在稳态工况下测量各缸EGR率,分析各缸EGR率不均匀对排放性能的影响,确定了达到企业原始排放目标设定值的各缸EGR率不均匀性范围,实现了通过控制各缸EGR率不均匀性来降低柴油机原始排放及降低满足国六排放法规后处理系统匹配难度和成本的目的。     

基于多缸运动的天然气发动机进气均匀性计算方法

针对常规废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率均匀性计算方法不适用于各缸进气量分析的问题,基于CONVERGE软件建立了考虑气门和活塞运动的多缸计算方法,并分析了某国六天然气发动机的进气均匀性.结果表明:采用多缸方法得到的EG R率均匀性计算结果与采用常规方法得到的结果一致,并且多缸...     

废气重整再循环船用LNG发动机闭环系统模拟研究

基于GT-Power软件搭建液化天然气（LNG）发动机与重整器闭环运行仿真模型,探究废气重整再循环率（REGR率）及重整器内CH₄与O₂体积分数比n对重整器与发动机性能的影响.结果表明:重整产物中H₂体积分数随REGR率增大而降低,且随着n增加而增大;随着REGR率增大,缸压峰值降低,火焰发展期与燃烧持续期增加,NO_x排放降低,且在10%REGR率左右达IMO TierⅢ排放限值标准;与废气再循环（EGR）模式相比,REGR模式下缸压峰值增加,火焰发展期与燃烧持续期缩短,热效率增加,燃油消耗率（BSFC）下降,HC排放降低.该研究结果可为发动机与重整器匹配运行以实现船用LNG发动机污染物排放控制提供参考.     

车用发动机废气再循环技术的应用研究

简要介绍车用发动机废气再循环（EGR）技术的工作原理、评价指标EGR率、控制方法和EGR率对排放的影响,提出废气再循环系统的改进措施。     

废气再循环对增压二甲醚发动机排放与性能的影响

以增压中冷二甲醚发动机为对象,研究废气再循环(EGR)对发动机动力性、经济性和排放特性的影响。试验结果表明:在宽广的负荷范围内采用EGR可大幅度降低二甲醚发动机的排放;发动机EGR率为4.8%～7.5%时,ESC循环试验中的CO、HC和NOx排放均可满足国-Ⅳ排放标准的限值;采用5.5%～8.7%EGR率后,发动机动力性能稍有下降,但下降的幅度较小,发动机在低转速下动力性能受EGR的影响大于在中、高转速时受到的影响;EGR率为5.5%～8.7%时,发动机中、低负荷下的燃料消耗率基本不变,高负荷工况下燃料消耗率升高1.0%～3.8%。     

基于12V190天然气发动机的进气系统不均匀性的仿真研究

使用AVL-BOOST软件和三维FIRE软件对12V190天然气发动机的对进气管路内的流场分别进行了稳态和瞬态流动特性的三维模拟计算,并模拟了进气管中间进气对进气压力波的影响。结果表明,进气管路结构对进气不均匀性的影响很小,而进气压力波相互干涉对进气不均匀性的影响较为显著,将进气改为中间进气后,进气不均匀性有了一定程度的改善。     

燃气发动机废气再循环随机调节控制器设计

为研究燃气发动机废气再循环的随机调节问题,建立缸内废气总质量的离散动态模型,将下一循环的缸内废气总质量表示为当前循环的缸内废气总质量、缸内吸入空气质量、喷入缸内燃气质量、再循环废气质量的函数.基于建立的离散动态模型,设计能够将缸内废气总质量调节到设定值邻域内的随机调节器.MATLAB/Simulink数值仿真研究表明,...     

废气再循环对增压二甲醚发动机性能和排放影响的试验研究

以一台增压二甲醚发动机为研究对象,研究废气再循环(EGR)对二甲醚发动机性能和排放的影响.试验结果表明,EGR率增大,进气量减少.低负荷下,适当的EGR量会使发动机的油耗率降低.在中高负荷下,EGR的加入会导致油耗率增大,经济性恶化.随着EGR率的增加,发动机Nox排放大幅度下降,高负荷时下降幅度更大.EGR率增大,HC排放上升.EGR率在一定范围内时,EGR率对CO排放影响不大,但当EGR率超过一定范围时,EGR率增加会引起CO排放急剧加大.EGR率对二甲醚发动机的碳烟排放影响不大,碳烟排放测试值保持为零.在二甲醚发动机上采用废气再循环,没有碳烟增大的压力,确定各工况下的最佳EGR率时,只需在Nox排放和燃油经济性以及CO之间进行折中.低负荷时可以采用大的EGR率,高负荷时EGR率不宜过大.     

基于多缸运动的气体机进气均匀性计算方法

针对常规废气再循环(exhaust gas recirculation, EGR)率均匀性计算方法不适用于各缸进气量分析的问题,基于CONVERGE软件建立了考虑气门和活塞运动的多缸计算方法,并分析了某国六天然气发动机的进气均匀性。结果表明：采用多缸方法得到的EGR率均匀性计算结果与采用常规方法得到的结果一致,并且多缸方法还能获得各缸的进气量和当量比及各缸的涡流比、滚流比和湍动能等表征缸内流动状态的参数,拓展了计算能力。基于仿真分析和台架试验的结果表明该款发动机的进气均匀性满足设计要求。     

基于CFD方法分析优化天然气发动机进气均匀性

利用CONVERGE软件网格生成技术擅长处理气门、活塞这类运动边界问题的优势,搭建了包含完整进气管路、真实气缸以及排气管路在内的天然气发动机进气系统的多缸仿真模型,克服了常规建模方法无法计算各缸进气量的问题;相比三维的单缸模型,该多缸模型又能评估各缸流动的差异,拓展了计算能力。基于此方法分析了某国六天然气发动机的进气均匀性,并提出了优化均匀性的有效措施,结果表明,优化方案的进气均匀性得到显著提高。     

米勒循环协同废气再循环对高压直喷天然气船机的影响研究

基于CONVERGE建立了高压直喷(high-pressure direct injection,HPDI)天然气低速船机三维仿真模型,并基于该模型研究了米勒循环和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧特性及污染物排放的影响规律,探究了米勒循环耦合EGR路线满足TierⅢ排放法规的可行性。研究结果表明,单独使用30%EGR率可满足TierⅢ排放标准,但指示油耗和碳烟排放增加显著;应用米勒循环降低NOx排放的潜力低于EGR;过大的排气门晚关角度会增大压气机工作负荷,且降低等量NO_x排放情况下油耗牺牲较大;采用25%EGR率耦合小程度米勒循环(排气门关闭时刻推迟5°曲轴转角)并适当提前天然气喷射正时(提前2°曲轴转角),可在指示油耗仅增加1.58%的前提下降低77%的NO_x排放,是满足TierⅢ排放法规可行的技术路线。     

增压中冷柴油机EGR数值模拟与试验研究

建立了带废气再循环(EGR)系统的增压中冷柴油机工作过程热力学计算模型,并进行数值模拟,模拟计算与试验结果表明两者基本吻合,误差在合理范围内。在此基础上,研究EGR在不同工况下对柴油机动力性、经济性和排放性的影响,并根据柴油机的综合性能对各工况下最佳EGR率进行优化,得出理想的EGR控制MAP图。最后按照模拟计算结果搭建试验平台,并进行试验研究。研究结果表明:13工况排放测试循环工况的NOx和碳烟排放分别为3.0g/(kW.h)和0.45g/(kW.h),满足欧Ⅳ排放法规的要求。     

进气道结构对天然气发动机燃烧过程的影响

利用AVL FIRE软件对不同结构的进气道方案进行瞬态模拟计算,分析了进气道结构对天然气发动机燃烧过程的影响规律。研究结果表明,湍动能的变化与涡流比的大小关系不大,主要受Z方向滚流比的影响;燃烧速率快慢与缸内平均湍动能高低并非一一对应关系,燃烧速率主要依赖于火花塞周围的湍动能分布情况。通过改进气道Ⅲ方案与气门座圈连接处的入射角度,缸内滚流与涡流运动均明显增强,且缸内湍动能分布显著改善,提升了化学反应速率与火焰传播速度,燃烧特性显著改善。两个试制进气道方案的台架试验结果表明,气道Ⅲ改进方案能够改善天然气发动机的经济性、可靠性与高速动力性。     

天然气发动机进排气门的研制

本文叙述了天然气发动机进排气门研制工艺。通过全相分析、堆焊和热处理等工艺的改进，成功地实现了进口机进排气门的国产化。     

V型高速发动机进气均匀性仿真

基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）三维计算分析方法,研究V型高速机A/B两排进气管进气均匀性。设计4种不同结构的进气管,并进行均匀性仿真分析,结果表明：采用平行进气式,A/B两排速度均匀性随负荷降低而逐渐递增;采用由上往下进气式,A排速度均匀性逐渐递增,而受管内气体旋转流动的影响,B排均匀性呈现先下降后上升的趋势;采用圆管式三通腔的均匀性优于扁方式;平行进气式导流板会对进气均匀性产生不利的影响。不同工况下的最优方案不同,需根据高速发动机的每个工况来选择最佳的进气管结构。     

柴油/天然气双燃料发动机数值优化

利用CONVERGE搭建了柴油/天然气双燃料发动机三维数值模拟平台,在大负荷工况下研究了压缩比和不同喷油策略对发动机燃烧性能的影响．研究结果表明,相同条件下,降低压缩比到14.8能够有效降低最大压升率,从而有助于进一步增大天然气的替代比例．采用单次喷射策略时,通过提高喷射压力并提前柴油直喷时刻,在最大压升率限值内,能在85%天然气替代比例的同时获得48.1%的热效率．采用两次喷射策略时,随着预喷油量的增加,缸内着火时刻提前．并且预喷时刻提前能够有效降低最大压升率．对比发现,与单次喷射策略相比,两次喷射策略能够实现更为灵活的缸内燃烧控制,获得90%的天然气替代比例．最终,两次喷油策略实现了48.4%的最高热效率．