沼气发电内燃机性能提升优化研究

为降低开发成本和缩短开发周期,针对车用天然气发动机改制成中小功率的沼气发电内燃机进行可行性研究。首先建立发动机的一维性能仿真模型,并利用车用发动机的台架试验数据对模型进行标定,通过标定的模型对两种压缩比改制方法进行对比分析,并综合优化压缩比大小、进气开启持续期、进排气开启相位和点火提前角等参数。结果表明:采用变燃烧室容积改变压缩比的方法整机性能更优,改制后的沼气发电内燃机宜采用14压缩比,沼气发电内燃机宜采用较小的进气开启持续期;优化设计后较原机的功率增大3.01%,比气耗降低2.8%,排气温度有所降低,更有利于提高排气管的使用寿命。

高压缩比增压稀燃天然气发动机燃烧室仿真

传统的天然气发动机压缩比设计过低,致使应用高纯度甲烷的天然气发动机的热效率难以提高,然而提高压缩比又会导致缸内NO_x排放变差。为了设计出了最佳的燃烧室,基于一台LNG/CNG发动机,利用AVL Fire软件建立了燃烧系统三维计算流体动力学(CFD)仿真模型,仿真分析了四种燃烧室形状对燃烧过程的影响。研究结果表明:采用高纯度甲烷的天然气发动机压缩比提高之后,直口型燃烧室的点火稳定性较好,气缸内NO_x源排放较低,燃烧噪声低且热功转化与其它方案基本一致,是最佳的设计方案。仿真分析结果为燃烧室方案设计提供重要的指导。