缸内直喷CNG发动机燃烧过程及NO生成率的仿真分析

基于缸内直喷CNG试验样机,在前期燃烧过程可视化试验研究结果的基础上,利用三维仿真软件FIRE建立了燃烧过程的仿真计算模型。在验证模型的基础上,计算分析了不同喷气量对缸内速度场、浓度场、火焰传播速度、温度场和NO生成率的影响。结果表明,当缸内温度大于2 000 K且喷气量当量比为0.8～1范围内时先生成NO,且最大NO生成率出现在放热率峰值之后;当喷气量减小时,放热率峰值降低,NO生成率降低。     

汽油/CNG双燃料发动机的试验研究

将HH368Q汽油机改装成汽油/CNG双燃料发动机,在相同试验条件下,分别对燃用汽油和CNG时的动力性和排放性能进行对比试验,结果表明,改装后的发动机燃用CNG时比燃用汽油时的动力性下降13%;在怠速和中、小负荷工况时排放却比燃用汽油时有明显下降。同时,还对三元催化反应器对燃用CNG时的催化效率和CNG作为代用燃料时发动机存在的问题进行了讨论。     

H_∞鲁棒控制理论应用于CNG发动机怠速控制

针对CNG发动机的不确定性,将H∞鲁棒控制理论应用于CNG发动机的怠速控制,阐述了H∞加权混合灵敏度设计问题模型,建立了CNG发动机动力学模型,分析了发动机的不确定性.应用Matlab鲁棒控制工具箱,设计出基于H∞理论的CNG发动机的怠速控制器,并进行了仿真分析和试验.结果表明,H∞控制具有很好的鲁棒性,提高了CNG发动机怠速工况的稳定性.     

稀燃CNG发动机燃烧稳定性的数值模拟研究

利用三维燃烧模型对稀燃CNG发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究在引入过量空气系数的循环变动情况下,发动机转速对稀燃CNG发动机燃烧循环变动程度的影响。通过对比计算和试验结果,验证了模型的可靠性,并且分析了燃烧过程中不同时刻下的缸内温度分布情况。根据多个循环的计算结果,定量分析了发动机转速对燃烧循环变动的影响,转速的提高将使燃烧循环变动减弱。计算还得出,转速的改变对燃烧循环变动的影响程度大于对燃烧峰值压力均值的影响。     

东风系列电控CNG喷射发动机的开发

面对国家能源安全和环保政策的要求,简单阐述了东风汽车公司CNG发动机开发战略,介绍了东风CNG发动机的主要技术特点和参数,概述了东风CNG发动机的设计和标定工作,最后简单介绍了东风CNG发动机的应用与发展。     

国内外燃气汽车发动机研究动向

通过对燃气汽车发动机供气方式的试验研究以及对国内外在燃气发动机领域研究成果的分析,阐述了影响燃气汽车动力性的因素,指出进气道液态LPG喷射较好地解决了充气效率下降的问题,缸内液态LPG直接喷射效果更佳,是解决LPG发动机动力性下降的有效途径之一。CNG缸内直喷技术从根本上解决了预混合方式中天然气燃料挤占进气空气造成充气效率下降的问题,可有效提高CNG发动机的动力性。LNG纯度高、存储体积小、安全可靠,续驶里程长,比CNG更具发展潜力。     

高原低氧环境下含氧燃料对柴油机工作过程的影响

以高原共轨柴油机为研究机型,根据台架试验和发动机结构参数,运用A V L Fire构建其燃用B100（纯生物柴油）和B70N30（体积70％生物柴油＋30％正丁醇）的三维CFD模型,并进行验证。利用该模型对比研究了不同海拔氧浓度对发动机燃用不同含氧燃料工作过程的影响规律,并在此基础研究了B70N30耦合EGR对发动机的影响机理。计算结果表明：相比D100（纯柴油）,B100和B70N30的缸内局部当量比降低,活性自由基（OH ,O）浓度及其缸内分布区域增大,从而导致NO排放升高,但同时使CO生成量峰值减小,Soot和CO缸内分布区域以及排放终值都随大气氧浓度的降低而显著减少;相比B100,B70N30因汽化潜热增大,其NO排放降低,但原子氧的增加导致Soot和CO同时降低;对于B70N30,随EGR率增大,NO大幅度降低,CO显著升高,而Soot因滞燃期延长变化较小。     

配气相位和压缩比对CNG发动机性能影响的模拟研究

利用BOOST建立CNG发动机仿真模型,研究配气相位和压缩比对发动机性能影响规律。研究表明,压缩比等于12:1、气门重叠角等于0°时,CNG发动机能够达到原发动机的功率水平,且能有效防止回火现象的发生。     

点火能量对电控单燃料CNG发动机性能的影响

分析了点火能量的影响因素,提出了控制点火能量的方法,建立了电控单燃料CNG发动机试验台架,并确定了试验方法,进行了点火能量的试验。通过分析试验结果,得出了点火能量对单燃料CNG发动机动力性、经济性和排放性能的影响特点,得出了CNG发动机各工况下合适的点火能量范围。     

CNG发动机缸内气流条件与双点点火对火焰传播特性及热效率的影响

提高CNG-DI发动机的指示热效率是适应低碳化要求的重要途径.采用CFD软件AVL FIRE,对2.0L柴油机改装的CNG-DI发动机燃烧过程和缸内流场特性进行了仿真分析.首先用CNG-DI光学发动机实验结果验证了计算模型的正确性.基于仿真模型分析了CNG燃料缸内直喷时不同燃烧室结构的湍流强度对火焰传播过程的影响,以及...     

进气道预混天然气对生物柴油发动机燃烧与排放性能的影响

在1台QCH 1105单缸柴油机上,试验研究了进气道预混天然气对生物柴油发动机燃烧与排放性能的影响。结果表明:随着天然气预混比例的升高,生物柴油发动机最大燃烧压力减小,燃烧相位推迟,缸内平均温度略有下降,NOx排放明显降低;预混天然气时,大负荷工况下燃油消耗率有所下降,HC和CO排放有所增加,炭烟排放随着天然气预混率的升高大幅降低。可见,进气道预混天然气对改善生物柴油发动机的经济性和排放性具有良好的潜力。     

喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

基于1台自然吸气的单缸柴油机,结合缸内三维燃烧仿真计算,研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下,直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,优化直喷喷油器的喷孔数,能影响直喷柴油的缸内分布,调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数,可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域,减少初始着火的位置,从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率,并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上,降低氮氧化物(NO_x)排放。随着乙醇预混比例的增大,喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大,由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。     

单燃料天然气发动机试验研究

将一台6105Q柴油机改造为点燃式单燃料天然气发动机。对发动机的进气系统、燃烧系统等进行了优化设计。试验过程中配用了不同形式的天然气供气系统及点火系统。试验结果表明，天然气供气方式及点火系统的不同对天然气发动机的性能有较大影响。该天然气发动机采用电控多点燃气喷射技术及电控点火技术时，动力性与原柴油机相当，排放性能明显改善。     

Optimize combustion of compressed natural gas engine by improving in-cylinder flows

In order to solve the problem of slow flame propagation in a spark-ignition engine fueled with compressed natural gas (CNG), the influence of in-cylinder flows on combustion process was investigated in CA6SE3-21E4N CNG-engine by means of numerical simulation and experiment. The status of in-cylinder flows from intake to expansion stroke was described by computational fluid dynamic tool, which revealed that the in-cylinder flows were one of the main reasons of slow burning rate. Therefore, a special-shaped combustion chamber called Cross was used to improve the in-cylinder flows. The results showed that peak turbulent kinetic energy of Cross was 43.9% higher than that of original combustion chamber called Cylinder during the late compression period at 1450 rpm 100% load. The combustion parameters, brake specific fuel consumption (BSFC) and regulated emissions were obtained by means of experiment. At 1450rpm 25%, 50%, 75% and 100% load conditions, the ignition delay of Cross was longer than that of Cylinder, moreover, the Cross produced averagely 5.75°CA shorter combustion duration. The BSFC of Cross was on an average of 4.3% reduction at 1450 rpm as well as the HC and CO emissions were reduced whereas the NOx emissions were significantly increased.     

LNG缸内直喷发动机的开发

开发了液化天然气(LNG)缸内直喷多缸发动机,通过对不同的燃烧室设计和喷嘴布置方案进行仿真分析,开发了新的燃烧系统,设计了电控系统软硬件和满足天然气缸内直喷的LNG燃料供给系统.对LNG缸内直喷发动机、原汽油机和天然气进气道喷射发动机进行了台架试验对比研究,结果表明:直喷机中低转速时动力性与原汽油机相同,总功率和最大扭...     

基于一维/三维模型耦合的富氧燃烧天然气发动机数值模拟

以某1.0L3缸汽油机为基础,利用GT-Power与Converge建立了天然气发动机耦合仿真模型,并利用原机试验数据对模型进行了验证,研究了进气富氧与EGR对天然气发动机性能的影响特性,对利用进气富氧与EGR改善天然气发动机的性能进行了探讨。结果表明,随进气氧气体积分数提高,天然气发动机平均有效压力显著提高,最大可提高22.8%(氧体积分数为28%时);同时缸内温度和NOx排放升高,排气与传热的能量损失增加,燃气消耗率略有升高。加入EGR可以降低富氧燃烧下天然气发动机燃气消耗率,随着EGR率增加,燃气消耗率主要呈先减小后增加趋势;且随进气氧浓度提高,各浓度下最低燃气消耗率对应的EGR率逐渐提高;NOx排放随EGR率增加而逐渐降低,在进气氧体积分数为23%,25%,27%,29%时,EGR率分别为10%,15%,20%,25%即可将NOx排放降到原机水平;利用进气富氧与EGR可以有效地改善天然气发动机动力不足与NOx排放高的状况。     

柴油机改装CNG发动机试验研究

采取优化标定的方法,对1台由柴油机改装的电控4缸CNG发动机进行台架标定,在综合考虑性能和排放的基础上,成功制取了主要相关MAP,并把试验结果与原柴油机的相关数据进行了对比分析。结果表明,电控CNG发动机与原柴油机相比动力性有所下降,但其排放明显优于原柴油机。     

天然气发动机燃烧方式分析

根据混合气形成和着火方式将天然气发动机的燃烧模式分成均质混合气点燃、非均质混合气点燃、均质混合气压燃和非均质混合气压燃/引燃4种。分析了这4种燃烧模式针对发动机性能和排放方面的特点,讨论了目前存在的问题。认为目前最有实用价值的模式为柴油引燃天然气非均质扩散燃烧,因为其热效率高于火花点火发动机,与传统柴油机相当,而有害排放物排放却较柴油机明显降低,并且相对于HCCI更易实现。     

天然气发动机缸内喷气系统设计及试验研究

介绍了将一台单缸化油器式汽油机改造为缸内直喷式天然气发动机的喷气系统设计及标定、点火系统改进、控制系统组成及压缩比的优化;试验结果表明,电控缸内喷气配合压缩比优化是提高天然气发动机充气效率、恢复功率的有效措施。