扫气压力对船用天然气/柴油双燃料发动机燃烧排放的影响

为研究扫气压力对缸内直喷船用双燃料发动机燃烧排放特性的影响规律,在通过试验数据对模型验证的基础上,采用有限容积法进行燃烧过程方程组的离散,同时采用半隐式法进行多变量耦合数值求解,分别就船用天然气/柴油双燃料发动机不同扫气压力对发动机缸内压力、缸内温度、缸内湍流和排放产物的影响进行了数值计算。结果表明:扫气压力的提高可导致缸内最大爆压增大,缸内最高温度与缸内湍流动能峰值降低;同时NO和CH~4排放量均随扫气压力的提高呈下降趋势;扫气压力每提高0.25 bar,缸内最大爆压平均升高5%,而缸内最高温度平均降低2.5%,缸内湍流动能峰值平均降低6.9%,NO排放量减少7.8%,CH~4排放量减少10.9%,扫气压力对CH~4排放的影响比对NO排放的影响更明显。研究表明,船用天然气/柴油双燃料发动机在运行过程中,应在发动机热负荷允许的范围内,尽可能采用高的扫气压力,以降低未燃CH~4和NO的排放,从而提升发动机的动力性和经济性。     

掺烧比对共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料循环变动的影响

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机试验台架,对比分析了转速为1 600r/min、50%负荷和1 200r/min、100%负荷下,柴油机和不同掺烧比的LNG-柴油双燃料发动机的燃烧循环变动.【结果】随掺烧比的增大,转速为1 600r/min、负荷为50%时,双燃料发动机峰值压力平均值增大,而转速为1 200r/min、负荷为100%时,双燃料发动机的峰值压力先增大后减小;峰值压力标准差增大,循环分布分散;峰值压力升高率的平均值和标准差均增大,循环分布分散;平均指示压力平均值降低,标准差增大.【结论】与柴油机相比,双燃料发动机循环变动系数增大.     

基于爆震的甲醇-柴油双燃料发动机掺烧比边界研究

【目的】以一台电控共轨六缸柴油机改造的发动机为试验对象,以发生爆震为限制条件,研究甲醇-柴油双燃料燃烧下的掺烧比边界.【方法】通过对滞燃期变化的分析,发现甲醇-空气预混气发生均质压燃是甲醇-柴油双燃料燃烧爆震的重要诱因;利用回归分析,发现进气压力、排气温度及甲醇-空气预混气浓度对掺烧比边界有显著性影响.【结果】以边界掺烧比为因变量,得到排气温度及甲醇-空气预混气过量空气系数为自变量的线性模型,边界掺烧比=-0.1×排气温度-4.48×空气与甲醇预混气过量空气系数+101.897.【结论】甲醇-柴油双燃料发动机可利用排气温度、空气与甲醇预混气过量空气系数两个参数预测最大掺烧比,以实现掺烧比随工况的实时调整.     

船用柴油/LNG双燃料发动机控制系统设计与推进特性试验研究

根据T8138ZLCz型船用柴油机的工作特性,以及液化天然气作为替代燃料的优势,设计一套柴油/天然气双燃料发动机控制系统。在不改变原机结构的基础上,加装液化天然气供给系统与电控系统,开展发动机性能台架试验,分析双燃料发动机的经济性和排放性能,并与原机进行对比。试验结果表明:该控制系统能保证发动机在双燃料模式下可靠运行;在相同工况下,改装后的双燃料发动机经济性较原机全面提升,在1 300r/min时最为明显,运行成本降低28.7%;碳烟和NOX排放均下降,最大降幅分别可达78.3%和68.3%,但CO和HC排放略有上升。     

采用示功图分析双燃料发动机爆燃特性

本文通过对纯柴油发动机和双燃料发动机示功图和放热率的对比分析,研究了柴油-天然气发动机的爆震燃烧特性,将双燃料发动机的爆震燃烧分为3种形式,初步探讨了双燃料发动机爆震燃烧的主要影响因素。     

电控喷油对降低双燃料内燃机烟度排放的试验研究

介绍了电控LPG-柴油双燃料内燃机供给系统的设计,柴油分别采用机械泵和电磁铁执行器供给,LPG采用电控顺序喷射方式供给。同时对控制系统进行了硬件和软件设计,对软件的功能进行详细的说明,最后对双燃料内燃机进行标定试验,论证了柴油的电控喷射对降低烟度排放的影响。     

采用谐振进气系统的汽油/LPG双燃料发动机

通过计算和台架试验,得出了能使一台汽油/LPG双燃料发动机外特性最大转矩值为最佳的进气谐振管长度。开发出进气谐振管长度二级可变系统,提出了控制策略。应用该系统后,双燃料发动机的额定功率与原机差不多,而最大转矩提高了11.9%(汽油)、4.9%(LPG),外特性最低燃油消耗率降低4g/(kW·h)(汽油)。最后分析了该机以汽油燃料和LPG燃料工作时谐振进气系统对外特性改善效果不同的原因。     

柴油-天然气双燃料发动机燃料系的控制

介绍了天然气进气管预混合双燃料发动机的燃料供给系统，并对燃料系的控制进行了研究。结果表明，采用机械燃料控制系统时双燃料发动机低负荷性能不理想，采用电子燃料控制系统时双燃料发动机的动力性，经济性，排放性能比原机有所提高，并且使用方便，安全可靠。     

柴油/天然气双燃料发动机工作过程模拟计算

把柴油/天然气双燃料发动机工作过程分成七个阶段:压缩阶段、滞燃期阶段、燃烧阶段、纯排气阶段、进排气阶段、纯进气阶段,建立了每个阶段的数学模型,燃烧过程用三个Wiebe函数来描述。在Matlab下的Simulink环境中建立发动机工作过程的仿真模型进行模拟,将仿真数据与试验数据进行对比,发现该模型的仿真结果与试验数据相吻合。     

YC6108柴油/天然气双燃料发动机供给系统的开发设计

在原YC6108电控柴油机的基础上开发了一种以天然气和柴油为燃料的电控双燃料发动机.改装后的发动机采用柴油引燃天然气的方式来工作,它只需另外加装一套天然气供给系统,适当改变一下燃料的供给策略,对原柴油机不必作什么改动,故改装简单、成本低.改装后天然气替代率高,发动机的经济性和排放性明显改善.文章分析了天然气供给系统的整体设计,重点介绍了天然气供给系统的一些主要专用装置:气瓶、瓶口阀、充气阀、燃气压力调节器等的开发设计.