天然气发动机单独进气预燃室研究.pdf

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1、第33卷第1期2016年2月内燃机与动力装置I．c．E&PowerplantV01．33No．1Feb．2016【试验研究】天然气发动机单独进气预燃室研究刘兰兰，王学鹏，牛家强，耿建辉，刘如迪。路广福(胜利油田胜利动力机械集团有限公司，山东东营257032)摘要：为了改善天然气发动机的燃烧过程和性能，在不对整个燃烧系统进行大的更改的前提下，开发了一种单独进气预燃室。该预燃室内在较高浓度混合气状态下，着火时产生的能量使主燃烧室内的燃料与空气迅速进行混合并快速充分地燃烧。试验结果表明，所设计的单独进

2、气预燃室可加快燃烧速度，缩短燃烧周期，改善发动机性能，降低排放污染，具有推广应用价值。关键词：天然气发动机；单独进气；预燃室；燃烧；排放中图分类号：TK43l文献标志码：A文章编号：1673—6397(2016)Ol一0019—04StudyonaCNGEngine谢thIndependentIntakePre—chamberLIULan—lan，WangXue—peng，NIUJia—qiang，GENGJian—hui，LIURu—di，LUGuang—fu(ShengliOilFieldS

3、hengliPowerMachineryGroupCo．，Ltd．，Dongying257032，China)Abstract：Thispaperpresentsastudyonanewindependentintakepre—-chamberonthebasisofsmallchangesinthewholecombustionsysteminordertoimprovecombustionprocessandper-formanceofthenaturalgasen舀ne．Whengasmi

4、xtureinthepre—chamberisatrelativelyhighcon—centration，ignitionenergyemittedfromthepre—chambermakethefuelinthemaincombustionchamberquicklymixwithairandcompletelyconsumeatamorefasterburningspeed．Theexperi-mentsshowedthattheindependentintakepre—chamberc

5、ouldspeedupthecombustionrate，short—encombustionperiod，improveengineperformanceandreduceemissions．Thisnewengineisvalua·bleforawiderangeofapplications．KeyWords：NaturalGasEngine；IndependentIntake；Pre—chamber；Combustion；Emis—sions引言1单独进气预燃室设计为了解决天然气发动机燃烧

6、系统在稀薄燃烧条件下的燃烧不完全问题，对燃烧系统的结构进行研究尤为重要。预燃室由于容积小，向其中供给浓的混合气燃烧时能够获得较大的增益能量，有利于主燃烧室内混合气的快速燃烧。本文设计了一种单独进气预燃室，并对其性能进行了试验研究。燃烧室分为直接喷射式燃烧室和分隔式燃烧室，预燃室是分隔式燃烧室的一种。其特点是以在副室内过浓混合气状态下着火时产生的能量使主室内的燃料与空气迅速进行混合，以达到快速充分燃烧的目的。预燃室是目前大型发动机上广泛采用的一种燃烧室型式。1o。单独进气预燃室是预燃室中的一种，其

7、主燃烧室和预燃室分别供气，预燃室中导入过量空气系数作者简介：刘兰兰(1987一)，女，陕西宝鸡人，助理工程师，硕士，主要从事内燃机设计及数值模拟计算方面的研究。收稿日期：2015—12—20·20·内燃机与动力装置2016年2月A=0．5—0．7的浓混合气，通过火花塞点火，再用从预燃室喷出的强烈火焰，使主燃烧室内过量空气系数A≥1．8的稀}昆合气稳定着火，并维持火焰传播速度。从预燃室内喷射出来的火焰所引起的强烈紊流大大提高了主燃烧室内的火焰传播速度，实现了浓一稀两极燃烧，点火性能好，燃烧速度快，

8、排放较低，功率大。本次研究用机型为六缸直列增压中冷天然气发动机，缸径190mm、行程210mm、4冲程、4气门、水冷、单独进气预燃室火花塞点火。1．1预燃室结构常用的预燃室结构有2个喷孔型的、3个喷孔型的、单孔型的以及球形燃烧室旧1等等。本次研究借鉴国外先进燃气机的燃烧组织策略，采用单独供气的预燃室，通过外部增压装置将总进气质量3％的燃气经单向阀送人预燃室(靠缸内压力控制进气时刻)，然后由火花塞点燃预燃室的接近理论空燃比的浓混合气，再通过预燃室的喷孔将火焰喷入主燃烧室，引燃主燃烧室的稀混合气(A