喷气时刻对天然气发动机燃烧影响的研究

《喷气时刻对天然气发动机燃烧影响的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集喷气时刻对天然气发动机燃烧影响的研究王忠恕，段加全，刘印，祝遵祥，刘忠长吉林大学汽车工程学院，长春130022摘要：本文采用实验及三维数值模拟的方法，研究了喷气时刻对CA6SE1-21N点燃式CNG发动机缸内混合气形成及燃烧过程的影响规律。研究结果表明喷气时刻对混合气形成及燃烧有较大的影响。对该发动机1450r/min、100％负荷工况的°研究结果表明：在原机的喷气时刻（进气上止点后12CA）时，在点火时刻形成了燃烧室底部混合气浓度较浓（λ＝1.24）而火花塞附近混合气浓度稀（λ＝1.7）的浓度逆分层结构。这种浓度分

2、布不利于稀燃混合气的可靠点火及稳定燃烧，也不利于进一步降低天然气发动机的稀燃极限。针对不利于稳定稀薄燃烧的缸内混合气浓度场的逆分层分布，提出了通过合理推迟天然气喷射时刻，实现气缸内混合气自上而下由浓到稀的较理想的浓度分层分布的设想，使火花塞处因混合气较浓实现可靠点火并提高燃烧速度。模拟结果表明随着喷气时刻的推移，缸内混合气浓度由原来的逆分层分布，逐步转变为上浓下稀的理想分布。模拟结果应用于试验可知，适当推迟天然气喷气时刻，可以提高缸内最大压力和压升率，缩短主燃期和滞燃期，提高燃烧速度，减小燃烧循环变动，提高燃烧的稳定性，使发动机性能得到改善。关键词：天然气发动机；燃烧速度；燃烧；数值模拟1

3、试验样机为了满足越来越严格的排放法规，世界范围内的内燃机科研工作者进行了大量艰苦的工作，大量新技本模拟研究是在进气道喷射的CA6SE1-21N点燃术、新装备在内燃机上得到了广泛的应用，使内燃机式天然气发动机上进行的，此发动机在CA6DE1-21柴技术获得了飞速的发展，今日的内燃机已是采用了大油机基础上开发的，其结构设计的原则是保持原机基量先进技术的高科技设备。在工程实际中，有许多问本结构不变，尽量保持与原机零部件通用性，如曲轴题是无法通过实际运行来加以研究的，如果采用计算连杆机构、冷却系统、润滑系统等保持不变，缸体、机模拟，则可在抽象的模型上反复进行模拟研究，从缸盖仅做局部改进，其主要技术

4、参数见表1。[1]而解决了这种实际运行或实验难以解决的问题。CFD分析在内燃机领域的大量研究成果显示出它在汽表1CA6SE1-21N点燃式天然气发动机主要技术参数车行业部件及整体设计过程中的优势，今后也必将得技术参数指标[2~4]到更为广泛的应用。缸径×行程/mm106×125随着世界能源问题的出现及越来越严格的排放法总排量/L6.62规，世界各国在开发发动机新技术的同时加强了对替代燃料的研究，天然气以其丰富的储量及地域分布优点火方式点燃势而成为最有前途的车用代用燃料，天然气发动机得喷射方式进气道喷射以深入研究和发展。压缩比12.0对点燃式CNG发动机的缸内混合气形成及燃烧-1标定转速/r

5、·min2300过程进行数值模拟，能够减少实验次数、完善实验方最大转矩/N·m700法及指导实验进行，提供实验无法提供的信息，并能-1[5]最大转矩转速/r·min1400节省研究开发费用；缸内CFD可以提供详尽的微观参数，如通过对湍流动能、混合气浓度场、温度场的排放水平EuroIII（ESC）[6~10]分布情况的分析，找到提高对性能影响的参数。本文将通过实验和三维数值模拟的方法，研究喷计算所用的燃烧室形状如图1所示。气时刻对点燃式CNG发动机燃烧及排放性能的影响规律。国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（批准号：2006AA11A1A6）作者简介：王忠恕（1977－），男，博士

6、，研究方向：内燃机公害与控制。E-mail:wangzhongshu@jlu.edu.cn成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集应。2.3NO模型燃烧过程中排放氮的氧化物主要是NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物通称为氧化氮NOx。试验表明，燃烧装置排放氧化氮中NO比NO2含量多，而且NO2是由NO生成的，因而在氧化氮数学模型中着重考虑NO图1缩口形燃烧室的生成。NO因生成机理不同又可分为“热力”、“瞬发”和“燃料”NO三种。其中，在高温时以“热力”NO试验中采用的主要仪器设备见表2，在第一缸气为主。在本文采用扩展了的Zeldovich机理。缸盖上安装压

7、力传感器，用以测量缸内压力。在皮带2.4计算方法轮上安装了DELTER2613B角标仪用以判断发动机的内燃机缸内流场的求解多采用Euler法或上止点信号和行程信号，角标仪的精度为0.1度。燃Lagrange-Euler法相结合的方法。如A.D.高斯曼烧过程分析采用DEWE-2010型燃烧分析仪。（A.D.Gosman）的RPM程序采用的是纯Euler法，表2主要试验设备PHOENICS程序（SIMPLE法）以及R.I.依