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文檔簡介
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,對原機(jī)的燃燒室形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過對缸內(nèi)氣體流動(dòng)及火焰?zhèn)鞑サ姆治?,得出湍流?qiáng)度對火核形成影響較小,在快速燃燒期,湍流強(qiáng)度對火焰?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?;適當(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)鞑ァ1疚倪€針對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HC和NOx排放過高的問題,對所研究發(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)行對比試驗(yàn),研究了配氣相位對燃燒和排放的影響。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值和渦殼相對角度θ,在原進(jìn)氣道基礎(chǔ)上對發(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)鞑ニ俣龋^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
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