点燃式天然气发动机燃烧过程的试验研究

在点燃式单缸四冲程试验用发动机上， 用高速摄影的方法观察研究了燃烧天然气燃料时不同工况下的火焰传播过程． 结合示功图的分析，研究了不同混合气浓度下缸内气流运动对天然气燃烧过程、发动机性能和ＮＯＸ 排放特性的影响．分析了不同燃烧条件下天然气燃料发动机循环变动的情况．

点燃式重型天然气发动机燃烧技术的发展及其应用

稀燃与当量燃烧是点燃式重型天然气发动机的两种主要燃烧方式。其中,稀燃技术凭借高效清洁燃烧的优势长期占据主导地位,然而随着欧Ⅵ法规的逐渐推行,稀燃发动机必须加装选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)装置才能满足氮氧化物的排放要求。相比之下,当量燃烧结合三效催化器可实现超低排放量并明显降低后处理成本,正受到越来越多的关注。为此,阐述了上述两种燃烧方式各自的优势及面临的问题,进而提出了相应的优化技术措施。结论认为:(1)稀燃发动机可通过拓展稀燃极限,在不加装NO_x后处理装置的情况下满足欧Ⅴ排放法规要求,同时实现较高的热效率,但要进一步满足欧Ⅵ法规则必须加装SCR;(2)相比燃烧室及进气道结构的优化,采用局部分层或预燃室结构更有利于拓展稀燃极限并实现稳定燃烧,在相同NO_x排放量水平下可以明显改善热效率,但过稀混合气区域的增加将导致未燃碳氢的排放量明显上升;(3)采用稀燃方式结合SCR满足欧Ⅵ排放法规时,还可采用少量废气再循环稀释进一步抑制原始NO_x排放量,以获得更好的燃烧相位;(4)针对当量燃烧结合少量废气再循环的方式,采用米勒循环可有效提高热效率,但是,随着气门关闭时刻推迟或提前,即使有效压缩比保持不变或有所增加,燃烧速率仍降低,若气门关闭时刻推迟或提前较少,有效压缩比将提高,会导致传热损失及大负荷爆震倾向明显增加。