基于GT-Power对HCNG发动机的数值模拟

为了对HCNG发动机进行更系统理论的研究,运用模拟软件GT-Power建立YC6J天然气掺氢发动机的仿真模型.仿真数据与原机外特性试验结果对比的误差在5%以内,证明该模型具有较高的准确性.然后通过该仿真模型,进行过量空气系数和点火提前角与燃用不同掺氢比例的HCNG关系的模拟研究.研究结果表明,HCNG掺氢比越大,所对应的最佳点火提前角越小,同时着火极限越宽;在较小的点火提前角或者较大的过量空气系数时,掺氢HCNG能有效地提高热效率,降低燃料消耗;HCNG发动机的NOx排放相比CNG虽有所增加,但可通过减少点火提前角或增大过量空气系数降低NOx排放.同时针对模拟工况,确定最佳的点火提前角和过量空气系数,为HCNG发动机的开发标定,起到理论指导作用.

天然气发动机怠速燃烧排放特性试验

在一台CNG发动机上研究怠速工况条件下,点火提前角(θi)和过量空气系数(λ)对燃烧排放性能的影响规律。节气门全关,参数调节时,步进电机自动调节,将发动机转速控制在800 r/min。θi在上止点前40～10°CA BTDC变化,λ=1.1时指示热效率和燃烧速度最高;随着λ增加,最高指示热效率所对应的θi越大;θi过大或过小,都会加剧循环变动;λ>1.3,平均指示压力循环变动(CoVimep)明显增加;λ=1.1时,NOx排放最高。

基于压力升高率的氢燃料发动机异常燃烧分析与控制

为了消除氢燃料发动机的异常燃烧,并且为解决异常燃烧与提高氢发动机功率的矛盾提供参考,本文阐述了氢燃料发动机异常燃烧的发生机理。分析了氢发动机压力升高率与早燃的关系,研究了早燃的诊断方法,试验指出:运用小波分析方法可以诊断氢发动机在不同压力升高率下发生早燃的时间和严重程度。通过试验得出了影响氢发动机压力升高率的最主要运转因素是点火提前角和过量空气系数。在进一步分析这2个运转参数与压力升高率之间关系的基础上,得出了氢发动机关于压力升高率的控制规律。为消除氢发动机异常燃烧提供了一种定量的控制方法。

过量空气系数和点火正时对M100甲醇发动机性能影响研究

将一台4气门汽油机改装为燃用M100甲醇发动机,测量了甲醇发动机的动力性、经济性参数,研究了M100甲醇发动机性能随过量空气系数、点火提前角的变化规律。结果表明:转速为2 500 r/min、部分负荷工况时,当过量空气系数一定,随点火提前角的增加,甲醇发动机的转矩增大,当量燃料消耗率下降,NO排放升高80%以上;相同工况时,当点火提前角一定,随过量空气系数的减小,发动机转矩增大,HC、CO排放明显增加。与燃用汽油相比,M100甲醇发动机外特性上的最大转矩增加约5.2%;在城市道路常用转速2 000 r/min,甲醇发动机按负荷特性运行,当量燃料消耗率低于原汽油机。

CNG发动机燃烧过程的CFD模拟计算

应用AVL-FIRE软件对某CNG发动机建立工作过程的计算模型,并对燃烧过程进行数值模拟,通过改变模型中的过量空气系数和点火提前角等工作参数对该机性能的影响进行分析,从而为发动机的参数优化匹配提供方向性指导。

氢内燃机怠速性能试验研究

为研究氢内燃机的怠速特性,在一台6缸氢内燃机上研究了过量空气系数λ与点火提前角θi对发动机主要性能参数的影响.结果表明:随着λ的增大,最大指示热效率ηi所对应的θi逐步增加,ηi随之增加,NOx排放随之减小;同一λ条件下,NOx排放随着θi增大而增加;氢内燃机怠速时可采用λ>2.5的稀混合气,且应适当增大Qi;最大缸压随着λ增加而降低、随着θi增大而上升;不同λ值条件下最大压力升高率的规律基本相似,只是在λ=2.5、θi<10°CA时,最大压力升高率基本保持不变。

天然气发动机燃烧与排放特性数值模拟分析

利用发动机建模软件建立了某型号天然气发动机的数学模型,通过变参数模拟分析,探讨了压缩比、空气过量系数、点火提前角对天然气发动机的燃烧特性和NOx排放特性的影响。模拟结果表明:当其他运行条件不变时,发动机最大爆压、缸内最高温度以及NOx排放量随压缩比、点火提前角的增大而增大,随发动机空气过量系数的增大而减小。

燃气热泵(GHP)系统制冷工况的数值模拟与分析

通过建立天然气发动机驱动热泵系统的数学模型,研究了制冷工况下,点火提前角、压缩比、过量空气系数、发动机转速等参数对天然气发动机及整个热泵系统运行性能的影响,为天然气发动机的优化设计提供一定的理论依据,并且预测了燃气热泵的性能,证明了该系统具有较好的部分负荷特性.

天然气-氢气混合燃料对发动机排放影响的研究

为了研究天然气-氢气混合燃料对发动机排放性能的影响,利用GT-Power软件建立了某天然气发动机的仿真模型,通过与试验值进行对比,验证了模型的准确性.研究了过量空气系数(λ),点火提前角(θig)和掺氢比对排放特性的影响.结果表明:当掺氢比为20%,λ为1.3,θig为24°CA时,发动机可获得较好的综合排放性能.

燃气热泵(GHP)系统热泵运行时的数值模拟研究

通过建立天然气发动机驱动热泵系统的数学模型,研究了供热工况下,点火提前角、压缩比、过量空气系数、发动机转速等参数对天然气发动机及整个热泵系统运行性能的影响,为天然气发动机的优化设计提供一定的理论依据,并且预测了燃气热泵的性能,证明了该系统具有较好的部分负荷特性。

过量空气系数和点火提前角对CNG发动机NOX排放性能的影响

试验研究了过量空气系数和点火提前角对稀燃电控调压器式天然气发动机的燃烧以及排放的影响。试验过程对全工况的排放和动力进行了稳态优化。研究结果表明,在其他影响参数不变的情况下,随着点火提前角的减小和过量空气系数的增加,扭矩和NOX排放均降低。在匹配氧化型催化转化器后,各工况选取适当的点火提前角和过量空气系数可以满足国Ⅴ的排放标准。

进气道喷射天然气发动机不同燃烧方式下的排放特性

以一台加装一套天然气供给系统的DFMA15发动机为研究对象,对比燃用单一汽油和天然气发动机动力性能,研究部分负荷下过量空气系数和点火提前角对NOx和THC的影响。结果表明:在同一节气门开度下,用天然气作燃料时,发动机动力性能比汽油作为燃料时有明显下降,并随着节气门开度的增加,其动力下降指数越来越小,从28%下降至12.5%;在其他影响参数不变的情况下,混合气过浓或者过稀都会对NOx和THC的排放产生明显影响。随着过量空气系数的增大,NOx呈现先增大后减小的趋势,在λ=1.1处达到最大,THC呈现先减小后增大的趋势,在1.2处达到最小;随着点火提前角的增大,NOx呈现增大趋势,而THC呈现减小趋势并且超过25°CA后基本不受影响。

E28乙醇燃料对发动机性能影响仿真计算

利用GT-Power软件对发动机使用E28乙醇汽油后对发动机性能进行分析,对比出两种燃料使用后的发动机功率、扭矩及燃油经济性的变化。分析结果表明,使用E28乙醇汽油在优化空燃比及点火提前角后,动力性可提升2.8%,燃料消耗量增大10%。