天然气发动机EGR混合器加热仿真与试验研究

为解决天然气发动机的废气再循环(exhaust gas re-circulation, EGR)混合器结冰问题,以K13N天然气发动机的EGR混合器为研究对象,利用ANSYS Fluent软件计算增加水循环加热结构后EGR混合器出口气体的温度、速度及压力分布情况;根据仿真计算结果制作EGR混合器样件,并搭载车辆进行低温环境试验。结果表明：天然气发动机EGR混合器增加水循环加热结构后,发动机在环境温度为-40℃、怠速工况运行时,天然气发动机EGR混合器出口的气体温度可以升高6.5℃;使用带水循环加热结构EGR混合器的车辆,在温度为-25℃的低温环境中进行长怠速工况、长下坡工况、综合工况试验后,天然气发动机EGR混合器均未结冰,发动机工作正常;仿真计算结果与试验结果基本吻合,带水循环加热结构的天然气发动机EGR混合器可有效解决国六天然气发动机EGR混合器结冰问题。该研究对解决天然气发动机EGR混合器结冰问题具有一定的参考价值。     

天然气发动机神经网络控制策略及试验研究

天然气发动机本身具有低排放的特点,所以不需要由排放参数反馈修正发动机的空燃比,减少了控制的反馈系统。传统的混合器式天然气发动机无法高精度地控制发动机的空燃比,采用神经网络控制理论对天然气发动机的空燃比实施控制,使其空燃比始终保持在理论空燃比高精度的状态,提高了天然气发动机的性能。以175F天然气发动机为例,试验结果表明:采用神经网络控制的天然气发动机的性能高于混合器式天然气发动机。     

某重型天然气发动机混合器芯优化研究

作为天然气发动机的重要零部件,混合器在很大程度上影响着发动机的使用性能,其中,混合器芯的设计是关键。针对某重型天然气发动机的混合器芯开展优化研究,通过仿真计算天然气与空气的混合效果,以及通过发动机试验,比较了原混合器芯设计方案和3种优化方案的差异。最后,通过综合评价4款混合器芯的优势和劣势,得出最终优化方案。     

天然气发动机混合器结构设计研究

混合器结构对保证天然气与空气的混合以及两者的流量满足合适的比例有着重要影响.通过理论计算分析,得出满足天然气发动机正常工作的混合器喉口直径与燃气孔直径的关系.根据发动机过量空气系数与平均有效压力关系,针对某发动机进行了混合器管路的结构设计.结合整机实验进行空燃比测试,验证了混合器设计的合理性.     

文丘里式混合器的结构差异对发动机性能的影响

文丘里式混合器的结构对燃气发动机的性能有重要影响。以2款不同的文丘里式混合器为研究对象,首先针对其结构差异进行对比和分析;其次针对2款混合器进行计算流体力学(CFD)仿真分析;最后通过某款天然气发动机平台试验2款混合器的结构差异对发动机性能的影响。试验发现,B款混合器更加符合该发动机的设计需求。研究成果可为后续燃气发动机开发提供技术支撑。     

自然吸气式CNG发动机主充模型的研究

为了准确预测自然吸气式压缩天然气(Compressed Natural Gas,CNG)发动机的空气流量,基于汽油机进气系统平均值模型,构建了CNG发动机的主充模型。根据CNG发动机进气系统的实际工作环境,引入了温度修正系数、体积修正系数、燃气量修正系数等参数,计算了不同工况下CNG发动机的空气流量。通过CNG发动机台架试验,测量了不同转速、不同进气歧管压力下的空气流量;对比分析了空气流量的计算值和试验值的方法,评估了模型的预测性能。结果表明,所建立的主充模型能较好的预测不同转速下空气流量随CNG发动机进气歧管压力的变化规律,空气流量的预测值与实验值的最大误差小于3%,模型具有较高的预测精度。     

混合器的试验研究

混合器是天然气发动机的重要部件。作者在发动机台架试验数据的基础上，分析了混合器喉口面积、收缩(入口)角度与真空度(进气管进气压力)之间的关系；真空度、混合器喉口面积与发动机最大功率的关系。分析结果认为，混合器喉口面积、入口角度是影响天然气发动机功率的主要参数。     

基于某型柴油机的天然气发动机性能优化仿真研究

针对基于某型柴油机改造的天然气发动机进行了性能仿真计算研究。通过建立天然气发动机仿真模型,对其结构参数进行了优化计算,并进行了增压器匹配计算。仿真计算得到了优化后的天然气发动机的性能参数,验证了该型柴油机改造为天然气发动机的可行性,并为基于柴油机改造的天然气发动机的性能提升与试验提供了理论依据。     

某天然气发动机的文丘里管混合器结构参数设计

本文分别建立了天然气发动机所需燃气、空气流量的数学模型,以及文丘里管混合器结构参数的数学模型.在Matlab/Simulink仿真平台上进行了建模和仿真,获得了设计工况下文丘里管混合器的结构参数,并在发动机运行范围内满足过量空气系数稳定在1.7左右的设计要求.     

天然气增压发动机工作过程模拟分析研究

采用AVL BOOST软件建立了天然气发动机的零维软件计算模型。以WT615CNG发动机为模拟研究对象,计算结果与试验数据对比分析表明,模型基本准确。同时分析研究了主要结构参数和运行参数对该天然气发动机动力性、经济性的影响。     

车用发动机燃用天然气掺氢燃料的性能计算分析与研究

为了研究天然气掺氢发动机的燃烧特性,从模拟试验的角度运用大型发动机软件建立了6缸火花点火天然气掺氢发动机的虚拟样机,并经过试验验证该模型基本准确.通过仿真计算得出,天然气发动机在掺入氢气之后,提高了燃烧速度,明显拓宽了发动机的稀燃极限.在掺入氢气30 %(体积百分比)时,发动机的综合性能指标较好;提高压缩比,指示热效率得到提高.     

基于DOE的天然气发动机参数优化

在GT-Power软件中建立一个增压天然气发动机仿真模型,通过模拟数据与试验数据的对比来验证模型的准确性。利用GT-Power中的DOE模块在额定功率和额定转速下的工况下对增压天然气发动机性能进行了优化。其中以负荷、点火提前角、压缩比、进气门开启时刻、排气门开启时刻为影响因素,以最高爆发压力为约束条件,以发动机最大扭矩、最小燃气消耗量和NOx最小排放量为目标变量进行优化计算。结果表明:发动机采用优化参数后,最大扭矩、燃气消耗率等性能指标得到了改善,NOx排放量降低。     

自由活塞式发动机NO_x排放的数值计算研究

以燃烧反应化学动力学程序 SENKIN为基础 ,建立了预测发动机排放的计算模型 ,并针对自由活塞式发动机的特点进行了修正 ,并对修正后的模型进行了实验验证。利用该模型对自由活塞式发动机的排放进行了数值计算。计算结果揭示了该种发动机排放物的生成特点以及发动机转速、混合气燃空比对排放产物的影响规律     

低体积分数瓦斯发动机混合器优化

针对某型号低体积分数瓦斯发动机启机成功率低的问题开展分析与研究。基于ANSYS Workbench的Fluent模块,建立从燃料阀前到增压器前的流道三维数模,并对模型进行标定。基于该模型开展仿真计算和优化设计,并在低体积分数瓦斯发动机上进行验证。试验结果表明：改进后的导向型混合器能够在瓦斯体积分数为11%~14%的工况下,在增压器入口前可获得0.7以上的过量空气系数,启机成功率大大提高。     

液化石油汽/汽油两用燃料汽车LPG混合器研究

主要对目前城市在用汽油车改装成液化石油汽/汽油两用燃料汽车所采用的机械式文丘里管型混合器与发动机的匹配进行研究.应用了流体力学、燃烧热化学理论、混合器工作原理以及内燃机相关原理,推导出发动机与混合器、蒸发器结构性能参数的理论匹配关系式,建立起最终的理论匹配计算模型;并开发出一套简洁实用的基于WINDOWS操作平台之上的计算机理论模拟计算程序,并分别在CA6102、TJ376Q发动机上经过了试验验证,用于指导城市在用汽油车向液化石油汽/汽油两用燃料清洁汽车的改装,实践证明效果良好.     

CFD模拟分析在发动机冷却系统开发设计中的应用

本文以国内某5吨装载机发动机冷却系统为研究对象,利用计算流体力学CFD软件FLUENT,采用标准κ-ε湍流模型和MRF多重参考系模型对整机冷却模块,冷却风扇和发动机舱的流场进行了模拟分析,得到了风扇的实际运行风量和风压,冷却模块流量分布,冷却模块周围残余阻力以及发动机舱实际流场情况。根据CFD计算结果,修正冷却系统一维计算模型,获得了冷却系统能够适应的环境能力。实际应用,效果良好。     

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。     

自由活塞式发动机NOx排放的数值计算研究

以燃烧反应化学动力学程序SENKIN为基础,建立了预测发动机排放的计算模型,并针对自由活塞式发动机的特点进行了修正,并对修正后的模型进行了实验验证。利用该模型对自由活塞式发动机的排放进行了数值计算。计算结果揭示了该种发动机排放物的生成特点以及发动机转速、混合气燃空比对排放产物的影响规律。     

船用直喷式天然气发动机喷射策略的优化

利用CONVERGE软件基于L23/30DF型船用天然气发动机建立了双天然气喷嘴、双引燃柴油喷嘴的直喷天然气发动机的缸内燃烧过程的CFD计算模型,计算了不同的柴油和天然气喷射时刻和间隔下发动机缸内燃烧和排放过程.结果 表明:引燃柴油的喷射时刻及其与天然气喷射时刻的间隔,对直喷式天然气发动机燃烧和排放性能有重要影响.当喷...     

液化石油汽/汽油两用燃料汽车LPG混合器研究

主要对目前城市在用汽油车改装成液化石油汽／汽油两用燃料汽车所采用的机械式文立里管型混合器与发动机的匹配进行研究。应用了流体力学、燃烧热化学理论、混合器工作原理以及内燃机相关原理,推导出发动机与混合器、蒸发器结构性能参数的理论匹配关系式,建立起最终的理论匹配计算模型;并开发出一套简洁实用的基于ＷＩＮＤＯＷＳ操作平台之上的计算机理论模拟计算程序,并分别在ＣＡ６１０２、ＴＪ３７６Ｑ发动机上经过了试验验证,用于指导城市在用汽油车向液化石油汽人气油两用燃料清洁汽车的改装,实践证明效果良好。