掺氢比对天然气发动机燃烧放热影响的研究

为分析掺氢燃烧对天然气发动机的影响,给出3种不同的计算燃烧质量比曲线的R-W方法,由 Wiebe 函数模拟燃烧过程.采用这3种方法根据模拟压力计算出的燃烧质量比曲线和输入的 Wiebe 曲线相比,选取精度最高的方法对不同掺氢比的天然气发动机燃烧放热过程进行分析.研究结果表明:RW-3方法精度最高,随着掺氢比的增加,燃烧速度加快,燃烧过程明显缩短.     

发动机燃用天然气掺二氧化碳混合燃料的循环变动试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的天然气掺二氧化碳混合气体燃烧循环变动的试验研究.研究结果表明:随着混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧稳定性下降,发动机循环中出现部分燃烧和失火等不正常燃烧现象.通过分析最高缸压和其对应曲轴转角的关系、平均指示压力与最高缸压对应曲轴转角的关系以及平均指示压力和最高缸压的关系等,考察了发动机快速燃烧循环与慢速燃烧循环在特征参数之间关系中的发展规律,混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧放热变慢,导致平均指示压力的循环变动系数增大.     

EGR废气组分比例对柴油引燃天然气发动机燃烧与排放特性的影响

为了改善柴油引燃天然气发动机的排放性能，开展废气再循环（EGR）废气组分比例对柴油引燃天然气发动机燃烧过程的影响研究。针对一款直列六缸四冲程柴油引燃天然气发动机进行台架试验，基于试验数据搭建并标定CFD仿真模型，在此基础上研究不同质量比的EGR废气组分（CO₂和水蒸气）对柴油引燃天然气发动机燃烧与排放特性的影响。结果表明，引入CO₂和水蒸气后缸内压力和温度均出现明显下降， EGR废气组分中水蒸气质量分数越高，缸内压力和温度越低。总体来说，CO₂和水蒸气对发动机排放特性的影响明显大于对燃烧特性的影响。当引入EGR废气组分全部为水蒸气时，缸内氮氧化物（NO_x）排放最低（920×10^-6）。当CO₂和水蒸气质量分数相同时，CO排放相较于初始状态下降11%。     

某款当量燃烧天然气发动机活塞设计

分析了天然气发动机的燃烧特点及影响燃烧的活塞参数,对比了活塞燃烧室形状对气缸内流动的影响.针对某一款天然气发动机介绍了不同方案的活塞设计过程,并搭建台架对3种活塞方案进行对比,活塞方案确认后对发动机燃烧性能和活塞可靠性进行了确认.     

利用快速压缩装置进行直喷天然气发动机燃烧特性的研究

利用快速压缩装置开展了直喷天然气发动机燃烧特性的研究,分析了3种不同喷射方式下的燃烧特性并与均相混合气燃烧进行了对比。研究结果:上喷天然气燃烧比均相混合气燃烧的最大压力高,在宽广的当量比范围内具有短的火娄发展期和快速燃烧,克燃烧放热率和压力升高率基本上与喷射方式无关。喷射方式与均相混合气相比,燃烧放热率,压力升高率大。缩短喷油和点火间的时间间隔将缩短火焰发展期和快速燃烧期,其时间间隔的优化对直喷天然气发动机极为重要。直喷天然气发动机的燃烧方式为预混控制充量分层燃烧,此燃烧方式燃烧速率,排放低。     

满足国家第Ⅳ阶段排放标准天然气发动机的开发

针对用于城市道路交通的单一燃料稀燃天然气发动机进行了深入研究.通过多维燃烧数值模拟计算,设计出直口碗型燃烧室;通过一维燃烧数值模拟设计计算,设计出0°CA气门重叠角的配气相位;通过气道稳流试验设计出较原柴油机涡流比低15%的进气道.通过对进气空气量的控制设计、燃气供气量的控制设计和点火控制设计进行了满足高排放要求的控制系统设计.通过对适应火花点火天然气发动机燃烧过程的燃烧系统设计、燃烧系统的试验研究、工作过程的优化研究、发动机控制策略的研究,开发出了满足国家第Ⅳ阶段(国Ⅳ)排放标准的火花点火稀燃天然气发动机.     

用快速压缩装置研究直喷式天然气发动机排放特性

使用快速压缩装置进行了直喷式天然气发动机排放特性的研究。测量了三种不同方式下的排放，并与均相混合气燃烧情况进行了对比。实验结果表明，在宽广的当量比范围内，天然气直喷方式的燃烧效率高于0.95。由于混合气的分层燃烧，天然气喷射方式在宽广的当量比范围内保持较低的HC排放量，同等功率下的低CO2排放量，低NOx排放量，其NOx排放在理论当量比处的降低更为明显。直喷天然气发动机既具备柴油机发动机效率高的特点，又具备预混燃烧发动机排放低的特点。     

不同点火提前角时HCNG发动机的燃烧与排放特性

在一台火花点火天然气发动机上开展了在不同点火提前角下燃用不同体积掺氢比(O%～50%)的天然气掺氢燃料(HCNG)的试验研究,进行热效率、燃烧放热率、循环变动及排放特性的分析.结果表明:与原天然气发动机相比,HCNG发动机的最大扭矩点火提前角(MB了)减小,MBT时指示热效率变化不大;点火提前角增大时,火焰发展期增长,最大压力变动率减小,快速燃烧期和平均指示压力变动率先减小后增大;在相同点火提前角时,以上4个参数均随掺氢比的增加而减小.N0x、CO排放浓度随掺氢比增加而增大,CH4排放則相反.     

汽油/CNG混合燃料发动机的性能和燃烧特性研究

研究了汽油／CNG混合燃料的发动机性能和燃烧特性。在研制汽油／CNG发动机集中电子控制单元基础上,研究了不同汽油和天然气混合比例对发动机动力性能、排放性能的影响,结果表明,随着混合燃料中天然气比例的增加,发动机的功率和转矩下降,HC和NOx排放降低,在不同负荷下应供给发动机不同比例的汽油和天然气,这样既可以获得较好的发动机动力性能,又可以实现发动机低排污特性;对燃烧特性的研究结果表明,在天然气中混入汽油有利于改善天然气的燃烧特性,混合物的燃烧特性参数随两种燃料的混合比的不同而不同,其值界于天然气和汽油之间。     

天然气发动机燃烧循环变动特征参数分析研究

通过天然气发动机燃烧循环变动试验,获得了不同工况下天然气发动机缸内压力时间序列。以此为基础,分析了不同燃烧循环变动程度工况下,天然气发动机燃烧循环变动特征参数间的相关性。结果显示,缸内峰值压力pmax与平均指示压力pi有稳定的线性关系。同时,在平均指示压力循环变动系数小于9%的工况下,分别利用pmax与pi进行天然气发动机燃烧循环变动影响因素研究,得到了类似的趋势。最后,通过对缸内压力时间序列进行相空间重构,进一步分析了利用pmax准确表征天然气发动机燃烧循环变动的条件。