燃气预喷对高压直喷天然气船机的影响研究 被引量：9

1

作者 王解托 刘腾 +3 位作者 董晶瑾 刘海峰 叶映 尧命发 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期73-79,共7页

针对高压直喷(HPDI)天然气双燃料低速船机的燃料喷射系统,研究了不同的天然气预喷策略对发动机燃烧特性及性能的影响,探究了适用于低速船机燃烧系统的天然气喷气规律。利用计算流体力学(CFD)软件Converge建立了HPDI天然气双燃料的单缸... 针对高压直喷(HPDI)天然气双燃料低速船机的燃料喷射系统,研究了不同的天然气预喷策略对发动机燃烧特性及性能的影响,探究了适用于低速船机燃烧系统的天然气喷气规律。利用计算流体力学(CFD)软件Converge建立了HPDI天然气双燃料的单缸机仿真模型,与试验数据进行标定后,计算得到了不同预喷间隔及预喷比例下发动机燃烧性能和排放数据。分析计算结果表明,预喷策略的采用影响了燃烧过程中预混燃烧的比例,从而影响了燃烧放热相位及燃烧等容度。预喷比例相比预喷间隔对燃烧过程的影响更显著,后者在较大预喷比例下才会明显影响缸内燃烧放热过程。合理优化预喷策略可控制预混燃烧程度,从而同时改善NOx排放和油耗。不同的预喷策略使得缸内碳烟分布区域不同;与无预喷算例相比,采用预喷策略的算例最终碳烟排放量偏高。 展开更多

关键词 天然气 预喷策略 微引燃 低速船机 CFD

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国内外双燃料发动机发展现状 被引量：6

2

作者 黄超伟 聂志斌 +1 位作者 秦炳甲 葛坚 《内燃机与配件》 2018年第17期67-70,共4页

介绍了国内外主流厂家的柴油/天然气双燃料发动机,并从动力性、经济性、燃油替代率、NOX排放及甲烷逃逸量等方面对各机型进行比较。结果表明:国外双燃料发动机性能更加突出,热效率均在45%左右,NOX排放均满足IMO TierⅢ,且均实现微引燃... 介绍了国内外主流厂家的柴油/天然气双燃料发动机,并从动力性、经济性、燃油替代率、NOX排放及甲烷逃逸量等方面对各机型进行比较。结果表明:国外双燃料发动机性能更加突出,热效率均在45%左右,NOX排放均满足IMO TierⅢ,且均实现微引燃。国内双燃料发动机多数还停留在混烧阶段,性能有待提高。结论:为提高双燃料发动机动力、经济及排放性能,建议采用进气歧管多点喷射和缸内直喷进气,开发"微引燃"双燃料发动机。 展开更多

关键词 双燃料发动机 混烧 多点喷射 缸内直喷 微引燃

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米勒循环协同废气再循环对高压直喷天然气船机的影响研究 被引量：5

3

作者 牛培铮 吴朝晖 +3 位作者 董晶瑾 李敬瑞 刘海峰 尧命发 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期64-70,共7页

基于CONVERGE建立了高压直喷(high-pressure direct injection,HPDI)天然气低速船机三维仿真模型,并基于该模型研究了米勒循环和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧特性及污染物排放的影响规律,探究了米勒循环耦合... 基于CONVERGE建立了高压直喷(high-pressure direct injection,HPDI)天然气低速船机三维仿真模型,并基于该模型研究了米勒循环和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧特性及污染物排放的影响规律,探究了米勒循环耦合EGR路线满足TierⅢ排放法规的可行性。研究结果表明,单独使用30%EGR率可满足TierⅢ排放标准,但指示油耗和碳烟排放增加显著;应用米勒循环降低NO x排放的潜力低于EGR;过大的排气门晚关角度会增大压气机工作负荷,且降低等量NO x排放情况下油耗牺牲较大;采用25%EGR率耦合小程度米勒循环(排气门关闭时刻推迟5°曲轴转角)并适当提前天然气喷射正时(提前2°曲轴转角),可在指示油耗仅增加1.58%的前提下降低77%的NO x排放,是满足TierⅢ排放法规可行的技术路线。 展开更多

关键词 天然气 米勒循环 废气再循环 微引燃 低速船机 计算流体动力学

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引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响 被引量：5

4

作者 高莹 李晓晓 +5 位作者 姜在先 曹志浩 张蕾 葛迪 刘鹏 李书华 《车用发动机》 北大核心 2013年第4期60-65,共6页

应用三维数值仿真技术,通过改变微引燃柴油的喷射时刻,对柴油微引燃缸内直喷天然气发动机的燃烧过程进行了模拟。结果表明,保持微引燃柴油及天然气两者的喷射时间间隔及喷射持续期不变,则微引燃柴油喷射时刻越靠后,天然气燃烧过程越远... 应用三维数值仿真技术,通过改变微引燃柴油的喷射时刻,对柴油微引燃缸内直喷天然气发动机的燃烧过程进行了模拟。结果表明,保持微引燃柴油及天然气两者的喷射时间间隔及喷射持续期不变,则微引燃柴油喷射时刻越靠后,天然气燃烧过程越远离上止点,燃烧等容度越差,缸内压力和温度的峰值越低,喷油时刻每推后2°,缸内压力峰值约降低7.4%,温度峰值约降低3%,NO的排放减少,炭烟排放基本不受影响。 展开更多

关键词 微引燃 缸内直喷 天然气发动机 数值模拟

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不同简化机理对高压直喷天然气船机燃烧和排放影响研究

5

作者 李敬瑞 叶映 +3 位作者 罗伟凡 毛一玲 刘海峰 尧命发 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-12,共12页

基于三维CFD仿真软件模拟了高压直喷天然气船机的燃烧过程,探讨了四种不同简化程度机理对燃烧和排放的影响规律。结果表明:四种机理均能很好的预测高压直喷天然气船机在不同喷射时刻下的缸压和放热率。四个机理预测的燃烧相位和最高爆... 基于三维CFD仿真软件模拟了高压直喷天然气船机的燃烧过程,探讨了四种不同简化程度机理对燃烧和排放的影响规律。结果表明:四种机理均能很好的预测高压直喷天然气船机在不同喷射时刻下的缸压和放热率。四个机理预测的燃烧相位和最高爆发压力随喷射时刻提前或推迟变化趋势一致;预测的不同燃烧相位的温度、当量比和NOx分布存在较小差异。但35步机理和27步机理预测的碳烟排放比334步机理和250步机理高。整体上,受船机大尺度计算资源高限制,耦合简化的35步和27步机理的CFD模型预测的燃烧参数最大误差小于4.3%,预测的NO_(x)排放最大误差小于12.0%,能够满足船机工程开发需求。 展开更多

关键词 微引燃 高压直喷 天然气 简化机理

原文传递

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究 被引量：3

6

作者 陈桢皓 李铁 +2 位作者 王斌 GAO Tongyang ZHENG Ming 《车用发动机》 北大核心 2017年第6期7-12,18,共7页

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙... 柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。 展开更多

关键词 柴油机 乙醇 燃烧 排放 微引燃

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船用微引燃双燃料发动机燃料模式切换 被引量：3

7

作者 郑先全 杨建国 +2 位作者 黄禄丰 朱树林 钱正彦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期541-547,共7页

针对船用微引燃双燃料发动机燃料模式切换过程燃烧不稳定和转速波动大的问题,本文采用台架试验的方法,揭示了发动机不同燃料替代率时燃烧特征与性能,制定并验证了燃气喷射三段控制的燃料模式切换控制策略,分析了燃烧波动及切换时长等因... 针对船用微引燃双燃料发动机燃料模式切换过程燃烧不稳定和转速波动大的问题,本文采用台架试验的方法,揭示了发动机不同燃料替代率时燃烧特征与性能,制定并验证了燃气喷射三段控制的燃料模式切换控制策略,分析了燃烧波动及切换时长等因素对燃料模式切换过程的影响。结果表明:随替代率升高,发动机各缸燃烧循环变动增大和一致性变差,至燃气模式有所减弱,但仍高于柴油模式的循环变动和一致性;较短的切换时长将导致切换过程的转速波动增大;采用燃料模式切换控制策略,可实现双燃料发动机20%~80%额定负荷内120 s时间内燃料模式平稳安全切换,转速波动率最大为5.7%,未发生爆震和失火等非正常现象。 展开更多

关键词 船用双燃料发动机 微引燃 燃料模式切换 替代率 燃烧 控制策略 循环波动 转速控制

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柴油微引燃喷射策略对双燃料柴油机RCCI燃烧性能的影响 被引量：2

8

作者 陈丹 王永坚 杨城 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第1期108-113,共6页

双燃料柴油机采用柴油微引燃天然气的RCCI(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃烧方式能够优化排放和经济性能。本文研究微引燃柴油采用3次喷射的方式,即预喷、主喷和尾喷分别控制预喷、主喷和尾喷的喷射始点时刻,通过... 双燃料柴油机采用柴油微引燃天然气的RCCI(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃烧方式能够优化排放和经济性能。本文研究微引燃柴油采用3次喷射的方式,即预喷、主喷和尾喷分别控制预喷、主喷和尾喷的喷射始点时刻,通过仿真实验的方法研究其对柴油机缸内压力、温度、放热率和NO;生成率的影响。在预喷、主喷、尾喷喷射始点时刻保持不变、引燃柴油总量不变时,改变预喷、主喷、尾喷引燃的喷油量组合,分析其对柴油机排放和燃烧性能的影响。结果表明主喷的喷油始点时刻对其性能影响最大,主喷喷油始点越早,燃烧越晚,NO;生成率越低;当引燃油量不变前提下预喷的油量越多,燃烧中心前移,NO;排放量显著增大。 展开更多

关键词 微引燃 双燃料柴油机 RCCI 喷油策略 性能仿真

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辅助火花点火对DME微引燃汽油稀释复合燃烧的影响 被引量：2

9

作者 张龙龙 陈韬 +2 位作者 谢辉 牛健 赵华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期229-236,共8页

DME(dimethylether,二甲醚)微引燃汽油稀释复合燃烧模式,可以实现汽油机高效低温燃烧.但是在DME总热值比受限条件下,废气稀释存在极限条件,限制了经济性的进一步提升.为提高稀释燃烧经济性,采用火花点火可以提升集聚型DME微引燃相对燃... DME(dimethylether,二甲醚)微引燃汽油稀释复合燃烧模式,可以实现汽油机高效低温燃烧.但是在DME总热值比受限条件下,废气稀释存在极限条件,限制了经济性的进一步提升.为提高稀释燃烧经济性,采用火花点火可以提升集聚型DME微引燃相对燃烧速度,可以提高离散型DME微引燃绝对燃烧速度.研究结果表明:火花点火对两种微火源引燃都具有促进作用,在离散型微火源策略中采用火花点火对经济性提升更明显,相对于火花点火辅助集聚型微引燃可提高3.88%. 展开更多

关键词 汽油机 火花点火 DME 微引燃 复合燃烧 废气稀释

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柴油微引燃天然气发动机中高负荷QHCCI燃烧试验 被引量：4

10

作者 刘亚龙 毋波 +1 位作者 邬斌扬 苏万华 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期481-488,共8页

柴油微引燃天然气发动机准均质充量压燃着火(QHCCI)燃烧具有低碳、高效、清洁运行的潜力.通过一台潍柴WP12改造的柴油微引燃天然气发动机,探究了废气再循环(EGR)、进气门晚关(LIVC)、引燃柴油喷射定时和燃氧当量比φ_(o)在大、中负荷工... 柴油微引燃天然气发动机准均质充量压燃着火(QHCCI)燃烧具有低碳、高效、清洁运行的潜力.通过一台潍柴WP12改造的柴油微引燃天然气发动机,探究了废气再循环(EGR)、进气门晚关(LIVC)、引燃柴油喷射定时和燃氧当量比φ_(o)在大、中负荷工况下对天然气QHCCI的影响.结果表明:大负荷下提高EGR率,有利于QHCCI向更高负荷拓展,但会降低缸内工质比热比,不利于总指示热效率(ITE_(g))提高;通过LIVC技术,降低有效压缩比,避免粗爆燃烧,也有利于QHCCI向大负荷拓展.通过采用LIVC技术结合低EGR率的技术可使QHCCI在大负荷下高效燃烧,经优化后,在低转速、大负荷工况、p_(in)=0.30 MPa、φ_(o)=0.79、EGR率为15%、引燃柴油喷射能量为3%和引燃柴油喷射定时为-3°CA ATDC的条件下,ITE_(g)达到47.50%.中等负荷下,通过引燃柴油喷射定时与φ_(o)的协同控制可对燃烧相位和燃烧速率进行优化,最后在p_(in)=0.18 MPa、φ_(o)=0.50、EGR率为0%、引燃柴油喷射能量为5%且引燃柴油喷射定时为-10°CA ATDC的条件下,ITE_(g)达到49.79%. 展开更多

关键词 天然气发动机 柴油微引燃 准均质充量压燃着火 燃烧相位 燃烧速率

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进气压力对柴油微引燃乙醇发动机的影响 被引量：1

11

作者 陈桢皓 李铁 +1 位作者 王斌 郑明 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2017年第11期40-43,68,共5页

基于单缸四冲程柴油机,对在船舶上具有应用前景的柴油微引燃乙醇发动机进行燃烧、性能及排放特性研究。以所采用发动机中能实现压燃着火的最小柴油量为固定引燃柴油喷射量,比较进气压力分别为0.15 MPa和0.20 MPa的工况组,通过改变柴油... 基于单缸四冲程柴油机,对在船舶上具有应用前景的柴油微引燃乙醇发动机进行燃烧、性能及排放特性研究。以所采用发动机中能实现压燃着火的最小柴油量为固定引燃柴油喷射量,比较进气压力分别为0.15 MPa和0.20 MPa的工况组,通过改变柴油喷射时刻来进行工况扫描。结果显示:进气压力更大的工况,着火滞燃期更短,燃烧持续期更长,指示热效率更低;存在两阶段着火的工况点,第一阶段放热的占比更大;进气压力增大时,氮氧化物(NOX)排放更低,但未燃碳氢(UHC)与一氧化碳(CO)排放更高。 展开更多

关键词 柴油微引燃 乙醇 燃烧 排放 进气压力

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船用微引燃甲醇发动机喷油器参数对燃烧和排放特性的影响

12

作者 吴德杨 温华兵 +3 位作者 徐昌春 李敬瑞 沈建华 靖海国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期131-138,共8页

[目的]为改善大功率船用发动机燃烧、性能及排放,采用柴油微喷引燃甲醇喷射方式,研究发动机缸内燃烧和排放特性。[方法]基于一台大缸径船用ACD320中速柴油机,建立柴油微喷引燃甲醇发动机三维仿真模型,研究喷油器参数(喷孔数与甲醇喷雾... [目的]为改善大功率船用发动机燃烧、性能及排放,采用柴油微喷引燃甲醇喷射方式,研究发动机缸内燃烧和排放特性。[方法]基于一台大缸径船用ACD320中速柴油机,建立柴油微喷引燃甲醇发动机三维仿真模型,研究喷油器参数(喷孔数与甲醇喷雾夹角γ)对大缸径船用甲醇发动机燃烧性能与排放特性的影响。[结果]研究结果表明:随着喷孔数的增加,缸内甲醇雾化效果较好,使缸内工质混合较充分,CA50提前,燃烧持续期缩短,获得了较高的指示热效率和较好的燃油消耗率,并有助于降低碳烟排放,但会导致NO_(x)排放量升高。但随着甲醇喷雾夹角的增大,指示热效率增大,能够获得较好的燃油经济性和较低碳烟排放量。当甲醇喷雾夹角位于柴油喷雾夹角时(γ>60°),缸内火焰传播速度较快,指示热效率较大,燃料燃烧较充分,获得碳烟最低排放量和最优燃油消耗率。[结论]分析结果可为发动机喷油器布置提供了理论依据。 展开更多

关键词 甲醇 微喷引燃 缸内直喷 甲醇喷雾夹角 排放

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柴油/天然气双燃料发动机油气耦合分层燃烧 被引量：1

13

作者 杨立平 韩冰 +3 位作者 尚秋成 高婧 姜峰 王睿 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1004-1010,共7页

针对柴油/天然气反应活性控制压缩点火发动机低负荷热效率低、未燃CH_(4)和CO排放高等问题,本文提出了一种发动机双进气道双阀燃气独立喷射方法,通过三维CFD仿真,对比研究了双阀燃气喷射比例对缸内油气耦合分层、燃烧以及排放特性的影... 针对柴油/天然气反应活性控制压缩点火发动机低负荷热效率低、未燃CH_(4)和CO排放高等问题,本文提出了一种发动机双进气道双阀燃气独立喷射方法,通过三维CFD仿真,对比研究了双阀燃气喷射比例对缸内油气耦合分层、燃烧以及排放特性的影响规律。结果表明:双阀燃气喷射比例对缸内混合气形成和燃烧过程有重要影响,通过微量柴油分段喷射和调整双阀燃气喷射比例,缸内能够形成高低反应活性燃料的耦合分层,缸压和放热率峰值增加,峰值相位提前,燃烧持续期缩短,未燃CH_(4)和CO排放总体呈现下降趋势。当双阀中直管燃气喷射比例为80%时,不仅能够提高发动机热效率,并且可以在NO排放不增加的情况下实现CH_(4)和CO排放的同时降低。 展开更多

关键词 双燃料发动机 反应活性控制压缩点火燃烧 高压共轨 微喷引燃 柴油分段喷射 双阀独立喷射 油气耦合分层 排放

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船用天然气−柴油双燃料发动机燃烧仿真计算 被引量：1

14

作者 郑凯 姜龙龙 +5 位作者 隆武强 董东升 黄猛 辛强之 王延瑞 杨尚刚 《柴油机》 2023年第3期42-48,共7页

基于数值模拟计算方法,对淄柴6230型中速船用柴油机燃用天然气的燃烧系统进行优化。结果表明:在压缩比为11~14时,功率和热效率随压缩比递增且趋势不变,但受最高燃烧压力的限制,最佳压缩比取12.5。适当增大过量空气系数和提前喷油时刻都... 基于数值模拟计算方法,对淄柴6230型中速船用柴油机燃用天然气的燃烧系统进行优化。结果表明:在压缩比为11~14时,功率和热效率随压缩比递增且趋势不变,但受最高燃烧压力的限制,最佳压缩比取12.5。适当增大过量空气系数和提前喷油时刻都有助于NO_(x)排放的减少,最低NO_(x)排放可达0.817 g(/kW·h),但当过量空气系数超过2.0、喷油时刻早于-20°时燃烧会急剧恶化。引燃油量对燃烧过程影响较小,在研究范围内,指示热效率增幅仅为0.85%,但过富的喷油量会造成额外的NO_(x)和HC排放,因此取1%为最佳喷油量。 展开更多

关键词 双燃料 发动机 微喷引燃 燃烧

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微喷引燃条件下双燃料喷油器针阀的冷却策略

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作者 何平 阮浩达 +2 位作者 梅加化 王丛洋 李赵洋 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2020年第3期406-412,共7页

为提高发动机喷油器的耐久性和可靠性,研究了在微喷引燃条件下其针阀的冷却效果。采用计算流体动力学(CFD)中的多相流模型与标准湍流模型,在重油和天然气2种燃料工作模式下,数值模拟了针阀的温度场,对不同冷却滑油入口温度下的冷却效果... 为提高发动机喷油器的耐久性和可靠性,研究了在微喷引燃条件下其针阀的冷却效果。采用计算流体动力学(CFD)中的多相流模型与标准湍流模型,在重油和天然气2种燃料工作模式下,数值模拟了针阀的温度场,对不同冷却滑油入口温度下的冷却效果,进行仿真和试验验证。结果是:针阀头部温度是针阀底部温度分布中最高的;针阀冷却效果是:随滑油入口温度的增加,而先增强后减弱;冷却滑油入口温度为80℃时,两种工作模式下的针阀头部温度均达到最低值,分别为256.8、361.1℃,针阀冷却效果最优。因而,利用CFD数值模拟对双燃料发动机的针阀进行冷却性能研究是可行的。 展开更多

关键词 双燃料发动机 微喷引燃 喷油器针阀 冷却滑油 计算流体动力学(CFD) 数值模拟

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