壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究.pdf

1、本文提出了一種新的壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng).為了使高辛烷值的天然氣實(shí)現(xiàn)壓縮著火,該系統(tǒng)采用了高壓縮比、電熱塞助燃和燃燒室壁面噴涂隔熱層等技術(shù)措施,并采用了進(jìn)氣預(yù)熱.為了克服高辛烷值天然氣在壓縮著火和燃燒過程中出現(xiàn)的失火和敲缸現(xiàn)象,該燃燒系統(tǒng)采用了分隔室式燃燒室結(jié)構(gòu)和天然氣復(fù)合供氣系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)了主、副燃燒室內(nèi)的混合氣濃度分層和溫度分層,有效地控制了著火時(shí)刻及燃燒速度,拓展了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍.為了進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性,擴(kuò)展稀燃界限,

2、增大高負(fù)荷運(yùn)行范圍,采用了助燃添加劑和熱EGR的技術(shù)措施,取得了明顯的效果. 本文介紹了這一壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的研制和開發(fā)工作,其中包括新型燃燒系統(tǒng)的構(gòu)思、燃燒室形狀和隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、復(fù)合供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、EGR系統(tǒng)設(shè)計(jì)、助燃添加劑供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)等. 本文介紹了作者對(duì)這一燃燒系統(tǒng)進(jìn)行的模擬計(jì)算和燃燒機(jī)理分析. 為對(duì)這一燃燒系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算,研究其燃燒機(jī)理和影響因素,首先建立了由23種物質(zhì)和42個(gè)基元反應(yīng)式組成的天

3、然氣化學(xué)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化機(jī)理,并將該機(jī)理與CFD模擬軟件相結(jié)合對(duì)壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程進(jìn)行了模擬計(jì)算.模擬計(jì)算結(jié)果表明,復(fù)合供氣模式能夠通過進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣終了缸內(nèi)混合氣濃度、電熱塞溫度、高低壓供氣量、高壓噴氣起始時(shí)刻等參數(shù)的優(yōu)化組合在燃燒室內(nèi)形成合理的混合氣濃度分層和溫度分層,實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)燃燒,擴(kuò)大了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍.進(jìn)氣溫度、電熱塞溫度及供氣量等運(yùn)行參數(shù)對(duì)壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的著火和燃燒過程影響較大,它們主要是通過改變主、副室內(nèi)混合氣

4、溫度分層和濃度分層效果來影響著火和燃燒過程的；燃燒室?guī)缀涡螤顚?duì)燃燒性能的影響主要是通過氣流運(yùn)動(dòng)起作用的.渦流對(duì)著火的影響要強(qiáng)于湍流,湍流的主要作用在于促進(jìn)提高燃燒速度,縮短燃燒持續(xù)時(shí)間. 本文還介紹了作者在原理樣機(jī)上進(jìn)行的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果與模擬計(jì)算相吻合.試驗(yàn)結(jié)果表明,進(jìn)氣道低壓供氣模式最容易起動(dòng),其次為復(fù)合供氣模式,缸內(nèi)高壓供氣模式難以起動(dòng).當(dāng)壓力升高率超過0.65MPa/℃A時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)輕微敲缸現(xiàn)象,而當(dāng)壓力升高率超過0