稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、隨著排放法規(guī)的不斷提高，開發(fā)低排放中重型車用單一燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于城市公交客車成為發(fā)動(dòng)機(jī)工作者的重要研究課題。本文通過理論分析、數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)研究相結(jié)合的手段，對(duì)一臺(tái)由6102型柴油機(jī)改裝的火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程和燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先應(yīng)用試驗(yàn)與CFD研究相結(jié)合的方法，對(duì)原機(jī)的燃燒室形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)缸內(nèi)氣體流動(dòng)及火焰?zhèn)鞑サ姆治觯贸鐾牧鲝?qiáng)度對(duì)火核形成影響較小，在快速燃燒期，湍流強(qiáng)度對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

2、有直接的影響，湍流強(qiáng)度強(qiáng)的區(qū)域，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤贿m當(dāng)增大擠氣面積，可增大逆擠流強(qiáng)度，提高缸內(nèi)湍流動(dòng)能，促進(jìn)火焰?zhèn)鞑?。本文還針對(duì)火花塞中置與偏置的方案進(jìn)行了探討，得出火花塞中置時(shí)，有利于火焰向四周傳播，可以提高燃燒速度，但同時(shí)缸內(nèi)壓力升高率和NOx排放也會(huì)大幅增大。
　　 針對(duì)HC和NOx排放過高的問題，對(duì)所研究發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，并將優(yōu)化方案與原機(jī)方案一起在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究了配氣相位對(duì)燃燒和排放的影響。結(jié)

3、果表明，氣門重疊角減小，HC和NOx排放降低，但高轉(zhuǎn)速時(shí)過小的氣門重疊角，不利于HC排放的降低；高轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角，使壓力峰值在上止點(diǎn)后20℃A以內(nèi)，同時(shí)也可以避免后燃，降低排溫。
　　 為保證火核穩(wěn)定點(diǎn)火，促進(jìn)火焰向外傳播，通過改變氣門室高度H值和渦殼相對(duì)角度θ，在原進(jìn)氣道基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋進(jìn)氣道進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，并分別對(duì)缸內(nèi)氣體進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值模擬計(jì)算。研究結(jié)果表明：降低渦流比，可增大缸內(nèi)氣體湍流動(dòng)能，適當(dāng)增

4、大湍流動(dòng)能可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，但過大的湍流動(dòng)能也會(huì)抑制火焰向外傳播。
　　 最后，研究了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略，安裝優(yōu)化設(shè)計(jì)后的燃燒系統(tǒng)，對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行整機(jī)性能試驗(yàn)。分析點(diǎn)火提前角和過量空氣系數(shù)對(duì)燃燒過程的影響，探求天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的稀燃極限，并對(duì)該天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行ETC排放試驗(yàn)。得出當(dāng)進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著混合氣濃度的變稀，燃燒穩(wěn)定性變差，NOx排放降低；當(dāng)混合氣濃度一定時(shí)，推遲點(diǎn)火提前角，則燃燒過程顯著延遲