柴油LNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程數(shù)值計(jì)算研究.pdf

1、天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，是一種價(jià)格便宜、高效、清潔的燃料。但是現(xiàn)在的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)卻存在很多缺點(diǎn)，例如充氣效率低、碳煙排放高、易爆震等，沒有達(dá)到預(yù)期的改裝目的。柴油引燃LNG缸內(nèi)液噴發(fā)動(dòng)機(jī)，是指用采用噴入氣缸的少量柴油來(lái)引燃不經(jīng)過氣化，直接噴入氣缸的LNG（液化天然氣）的一類發(fā)動(dòng)機(jī)。通過這種LNG供給方式，一方面可以降低原柴油機(jī)機(jī)型的排放，另一方面還能保留原機(jī)型的動(dòng)力性，成為現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域一個(gè)熱門的課題。
　　本文應(yīng)用AVL-FIRE

2、軟件，以鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司引進(jìn)的德國(guó)MAN公司的L21/31船舶中速柴油機(jī)改成柴油引燃LNG缸內(nèi)液噴發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，建立了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒數(shù)值計(jì)算模型，在驗(yàn)證模型有效性的前提下，研究了LNG噴射持續(xù)期、LNG噴射時(shí)刻、引燃柴油量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、排放及動(dòng)力性能的影響規(guī)律，目標(biāo)是在保持原中速柴油機(jī)功率基本不變的前提下，降低NOx排放，使其能夠滿足第三階段排放要求。
　　由數(shù)據(jù)分析得到以下結(jié)論：
　　1）相對(duì)于先噴射LNG再噴

3、射柴油的噴油策略，先噴射柴油引燃，再噴LNG的噴油策略具有更優(yōu)的燃燒特性，動(dòng)力性與原柴油機(jī)差別不大，NOx排放大大降低；
　　2）保持LNG噴射量、噴射持續(xù)角不變的前提下，隨著LNG噴射時(shí)刻的延后，平均溫度的最大值不斷減小，且缸內(nèi)平均溫度最大值出現(xiàn)的時(shí)間不斷延后；氣缸內(nèi)高溫區(qū)域出現(xiàn)的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)不斷推后，但是高溫區(qū)的范圍會(huì)不斷減小，這些有利于降低NOx的排放；發(fā)動(dòng)機(jī)指示功率逐漸降低，燃油消耗率不斷上升；
　　3）保持LNG噴射

4、量、噴射時(shí)刻不變的前提下，隨著LNG噴射持續(xù)角的縮?。焊變?nèi)平均壓力的最大值不斷增大，但增大的百分比不足2％，且均出現(xiàn)在729°CA左右，可以認(rèn)為減小噴射持續(xù)角，提高噴射壓力對(duì)缸內(nèi)平均壓力影響效果很小；缸內(nèi)平均溫度的最大值不斷增大，溫度最高值出現(xiàn)的時(shí)刻不斷提前；LNG噴射貫穿距越大，氣缸內(nèi)空氣的利用水平越高；持續(xù)角的減小加強(qiáng)了缸內(nèi)混合氣的混合過程，擴(kuò)大了缸內(nèi)的高溫區(qū)域，但是反過來(lái)也提高了NOx的排放；發(fā)動(dòng)機(jī)指示功率逐漸降低，燃油消耗率不斷

5、上升；
　　4）保持LNG噴射持續(xù)角、噴射時(shí)刻不變的前提下，分別設(shè)引燃柴油比重為0.5%、1%、4%、7%、10%，通過分析發(fā)現(xiàn)：I=0.5%，噴入的柴油太稀不能燃燒，更不能引燃噴入氣缸的LNG，所以柴油引燃LN G缸內(nèi)液噴雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)極限的引燃柴油量；增大引燃柴油的質(zhì)量，缸內(nèi)的平均壓力、溫度的最大值都有一定程度的提高，以I=1%為基準(zhǔn)，氣缸內(nèi)平均壓力的增量分別為4.80%、7.90%、10.45%；在該部分?jǐn)?shù)值計(jì)算中，N