天然气直喷发动机当量比与稀薄燃烧对比研究.pdf

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1、第40卷第3期2011年6月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．3Jun．2011天然气直喷发动机当量比与稀薄燃烧对比研究+邹博文1李开国1(1国家燃气汽车工程技术研究中心重庆李静波1罗福强24000392江苏大学汽车与交通工程学院)摘要：针对一台自然吸气四缸天然气缸内直喷发动机，建立了发动机仿真模型，通过台架试验数据对模型进行了验证。开展了均质当量比燃烧和稀薄燃烧两种方案的整机动力性、热负荷和经济性对比研究。结

2、果表明：稀薄燃烧时动力性下降明显，当量比燃烧时热负荷较高，空燃比稍大于当量比时经济性最好。关键词：天然气直喷发动机当量比燃烧稀薄燃烧中图分类号：TK432文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)03—0027—03ComparativeResearchofStoichiometricCombustionandLean--BurnforDirect··InjectionNaturalGasEngineZouBowenl，LiKaigu01，LiJingb01，LuoFuqian921

3、一ChinaNationalNGVEngineeringResearchCenter(Chongqing，400039，China)2一SchoolofAutomobileEngineering，JiangSuUniversityAbstract：Basedona4-cylindernaturallyaspirateddirect—injectionnaturalgasengine，thenumericalsimula—tionmodelwasbuiltup，andthemodelwasvali

4、datedbythedatafromenginetestbendh．Thecharacteristicsofenginepower，thermalloadandeeonomywerecomparedbetweenstoichiometriccombustionandleanburn．TheresultsshowthattheenginepoweratleanburnwasmuchWOI'Secomparedwithstoichiometriccombustion，andheatloadatsto

5、ichiometricratiocombustionwashigher．Whenairfuelratiowasalittlebiggerthanstoi-chiometricratio，theenginefueleconomywasthebest．Keywords：NGdirectinjectionengine，Stoichiometriccombustion，Lean-burn引言为应对能源和环境问题，各国均大力发展替代燃料和电动汽车。天然气主要成分是甲烷，作为车用能源具有辛烷值高、低碳排放等

6、优点。为进一步提升天然气发动机性能，国内外学者和工程技术人员开展了大量深入细致的研究。其中，稀薄燃烧和缸内直喷技术成为研发的前沿和热点。采用稀薄燃烧，可增加混合气中双原子分子的比例，增大混合气的等熵指数，提高循环热效率，从而提升发动机的经济性，同时也可进一步发挥天然气低排放特别是低碳排放的优势。缸内直喷技术可大幅减小或消除气体燃料所引起的发动机容积效率损失，并强化对燃烧过程的控制，从而进一步优化整机性能。在传统天然气发动机当量比燃烧和稀薄燃烧对比}基金项目：科技部国际合作项目(2007DFA80

7、960)；国家“863计划”项目(2008AAllAl35)作者简介：邹博文，(1978一)男，工学博士，高级工程师，目前从事车用燃气发动机燃烧及控制技术研究。小型内燃机与摩托车第40卷研究方面．国外PasquateCorbo1等人将一台重型柴油机改装为点燃式天然气发动机，对稀薄燃烧和当量比燃烧进行了对比研究。国内窭慧莉⋯、李莉。等人在进气道多点顺序喷射CNG发动机E开展了不同燃烧方案的对比研究。本研究基于自主开发的国内首款天然气缸内直喷多缸发动机，采用AVL—Boost软件建立了整机模型，采用

8、当量比燃烧的实测数据对模型进行了验证．并通过改变模型中的空燃比，对在均质当量比和稀薄燃烧条件下整机的动力性、热负荷及经济性进行了研究，为天然气缸内直喷发动机稀薄燃烧技术的开发奠定了一定的理论基础。l天然气直喷发动机仿真模型的建立建模对象为一台自主开发的四缸直列、自然吸气、火花点火、16气门天然气缸内直喷发动机，排量201．，压缩比12。根据设汁参数，建立了发动机仿真模型，如图l所示。构建模型共用了74个元素，其中cl—c4为四个气缸，SBI～SB2为系统边界，1—17为进气总管及歧管管道，18～