LNG/柴油双燃料发动机燃料喷射阀流量特性试验分析

针对特定型号SP-01电磁喷射阀,分别以静态分析、模型仿真和模拟进气试验对其流量特性进行研究。研究表明:其他条件不变,占空比与喷射阀流量大致呈线性关系,且重复性稳定;背压不变,升高喷射阀前端压力可增加流量,且变化呈线性趋势;喷射阀前端压力不变,背压在一定范围内升高,其流量变化并不明显。

LNG/柴油双燃料发动机供气技术发展趋势

随着国内天然气田的应用和开采,加速了LNG产业的形成,推动了LNG应用技术的快速发展,从而将LNG相关配套的产业基本建立起来。文章对LNG/柴油双燃料发动机的技术进行了充分研究,详细分析了天然气进气喷射、预混合供气、缸内直接喷气技术,并对LNG/柴油双燃料发动机技术的前景及趋势加以展望。

不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性研究

基于大气模拟综合测试系统,模拟0 m、1 000 m和2 000 m海拔的大气压,对不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性进行研究。研究结果表明:不同海拔下,随着氢气替代率增加,预混合燃烧增强,缸内燃烧速度加快,缸压峰值升高,其对应相位提前;碳烟和CO排放先下降后上升,NO_(x)排放增加,CO_(2)排放减少。随着海拔上升,过量空气系数减小,有效热效率降低。转速为1 600 r/min时,随着海拔高度升高,预混合燃烧减弱,发动机缸压峰值下降,其对应相位推迟;CO排放最低时,与0 m海拔比较,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别增加44.44%和127.78%,CO排放增加8.95%和16.86%,CO_(2)排放增加4.34%和16.86%,碳烟和CO_(2)排放增幅随海拔增加而上升。转速为3 000 r/min时,随着海拔高度上升,缸压峰值略有升高,缸压峰值对应相位提前,预混合燃烧增强;碳烟、NO_(x)、CO和CO_(2)排放升高,排放增幅随海拔升高而增大。与海拔0 m比较,当碳烟排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别升高18.67%和56.04%,NO_(x)排放分别上升14.78%和38.40%,CO_(2)排放分别升高7.29%和15.80%;CO排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,CO排放分别上升24.53%和62.87%。

基于LSTM-PSO-SVM的船用LNG双燃料发动机故障预测

针对船用LNG双燃料发动机设备复杂,故障预测效率低、准确度差的问题,提出一种长短期记忆网络与改进粒子群优化算法优化支持向量机融合的预测模型。利用LSTM模型时间序列变化的能力对设备未来的运行状态进行预测,然后采用非线性自适应惯性权重改进PSO算法对SVM参数进行寻优,以提高其寻优能力和收敛速度;改进的LSTM-PSO-SVM融合模型可实现对设备故障状态的快速、准确预测。通过对某船用LNG双燃料发动机的故障预测仿真,结果表明上述模型具有更高的故障识别准确率和更快的识别速度,能够准确预测船用LNG双燃料发动机潜在故障。

EGR技术对生物柴油混合燃料发动机性能的影响研究

为缓解柴油掺烧生物柴油导致的NO_(x)排放过高问题,将4190ZLC船用中速柴油机作为试验台架,通过AVL_FIRE软件建立燃烧室模型,并验证该模型准确性。设置生物柴油掺混比0~40%等4组变量,EGR率0~12.5%等4组变量,进行柴油机燃烧、性能和排放分析。结果表明,掺烧适量生物柴油能够降低柴油机缸内温度,降低Soot排放,但同时会导致NO_(x)排放明显升高;EGR的引入能够实现低温燃烧,显著降低NO_(x)排放,但EGR率过高会增加Soot排放。生物柴油掺混比B40、EGR率12.5%组合NO排放比原机降低47.7%,Soot排放质量分数比原机降低98.13%。本文结果将为柴油掺混生物柴油燃烧并结合EGR技术提供一定的研究方向。

基于混合驱动的双燃料发动机燃烧模型的构建

为实现对处于长时间运行的双燃料发动机燃烧过程的实时映射和在线优化,将Wiebe方程与深度学习神经网络相结合,提出了基于混合驱动的生物柴油/柴油双燃料发动机零维(0-D)预测模型.首先通过鹈鹕算法(POA)对双Wiebe方程参数进行求解;然后利用卷积神经网络结合双向长短时记忆神经网络(CNN-Bi-LSTMNN)建立运行参数和Wiebe参数的参数辨识模型.将Wiebe方程与深度学习神经网络相结合对燃烧过程进行简化、重构,建立基于混合驱动的零维预测模型,进而可以正向求出缸内压力曲线和各种性能结果.结果表明:基于双Wiebe方程结合CNN-Bi-LSTM构建的双燃料发动机零维预测模型具有良好的预测精度和泛化性.模型的开发为双燃料发动机性能的在线评估和优化提供了可靠的数字模型支持.

氨柴双燃料高压缩比发动机柴油喷射策略优化

为了提高氨柴发动机的燃烧效率与热效率,研究了柴油喷射策略对燃烧与排放特性的影响。在一台6缸、压缩比21的氨柴发动机上,采用了进气道喷射氨并缸内2次喷射柴油的控制方法。用柴油第1次喷射来活化缸内热氛围,用第2次喷射来控制燃烧相位。结果表明:提前柴油第1次喷射时刻,可使氨柴模式的氮氧化物(NOx)排放减少30%;增加第1次喷射量有助于提高氨燃烧效率,并能减少85%的N2O和50%的CO排放。随第1次喷射量的增加,有效热效率先升高后降低。相比同压缩比下纯柴油模式,优化的氨柴双燃料模式的柴油喷射策略下,最高有效热效率提高1.2个百分点。因此,该文的优化柴油直喷策略,可节能和降低重型车辆的碳排放。

柴油/天然气双燃料发动机油气耦合分层燃烧

针对柴油/天然气反应活性控制压缩点火发动机低负荷热效率低、未燃CH_(4)和CO排放高等问题,本文提出了一种发动机双进气道双阀燃气独立喷射方法,通过三维CFD仿真,对比研究了双阀燃气喷射比例对缸内油气耦合分层、燃烧以及排放特性的影响规律。结果表明:双阀燃气喷射比例对缸内混合气形成和燃烧过程有重要影响,通过微量柴油分段喷射和调整双阀燃气喷射比例,缸内能够形成高低反应活性燃料的耦合分层,缸压和放热率峰值增加,峰值相位提前,燃烧持续期缩短,未燃CH_(4)和CO排放总体呈现下降趋势。当双阀中直管燃气喷射比例为80%时,不仅能够提高发动机热效率,并且可以在NO排放不增加的情况下实现CH_(4)和CO排放的同时降低。

LNG气化温度对船用天然气/柴油双燃料发动机燃烧排放的影响

为了获得液化天然气(LNG)气化温度对船用天然气/柴油双燃料发动机性能的影响规律,简述了船用天然气/柴油双燃料发动机CH4排放过高的原因与措施,对双燃料发动机按推进特性在25%,50%,75%,100%负荷下燃用20oC气化温度下的LNG进行了试验,获得了数值模拟的初始条件及排放数据,并通过数值模拟的方法就不同LNG气化温度对发动机缸内湍流强度,近壁温度,燃烧过程,以及排放产物的影响进行了研究。结果显示,试验测量的压力及排放数据与对应的数值模拟结果较为一致。LNG气化温度降低,引起缸内平均湍流动能峰值上升,近壁区域的对流换热系数增大,近壁温度升高,改善了燃烧效果,有利于降低CH4和CO2的排放,同时NO降低22%,碳烟排放量降低67%。

LNG-柴油双燃料增压船用发动机气门重叠期LNG燃料的泄漏分析

针对液化天然气（LNG）-柴油双燃料增压发动机采用AVL-Boost发动机性能仿真计算,分析气门重叠期间LNG燃料通过排气门的泄漏及其影响因素。研究结果表明：气门重叠角是排气门LNG燃料泄漏最重要影响因素,LNG泄漏随着气门重叠角的增大而急剧增加,进气提前角和排气延迟角对LNG泄漏的影响基本相同;LNG泄漏量随着增压比的增加而增加,较高增压比时继续提高增压比会导致LNG泄漏量继续增加,但是LNG百分比泄漏量基本不变;对于增压比为1.8～3.0的LNG-柴油双燃料增压发动机（标定转速为1000r/min,进气提前角为50°CA）,排气门LNG燃料泄漏量可以达到全部LNG燃料的1%～5%;适当减小排气门直径是减少LNG泄漏的有效措施。

LNG-柴油双燃料发动机安全监控系统研制

根据CCS(中国船级社)颁布的有关对混合燃料发动机的要求和规范,本安全监控主要功能包括有:对混合燃料发动机供气系统、发动机舱室的实时状态以及混合燃料发动机的工作状态进行实时连续的监测,并且能够根据本系统监测到的数据相应判断混合燃料发动机整个系统的安全故障问题,从而根据监测到的故障问题采用相应措施处理。

氨替代率对柴油发动机的燃烧及排放性能的仿真

内燃机引入氨燃料,有利于减少汽车污染物排放。该文研究了掺氨后的柴油发动机的燃烧品质以及污染物排放性能。针对某商用车柴油发动机,采用发动机缸内Converge仿真分析软件,建立三维仿真模型,分析掺氨能量比为0%~40%的5组燃料的燃烧及排放性能。结果表明:随着氨替代率的提高,发动机滞燃期有延长趋势,燃烧持续期先缩短后延长,缸内平均温度、缸压下降;CO、NO和碳烟排放显著降低,氨替代率为40%时,CO排放量降低了41.6%,NO排放量降低了68.7%,碳烟排放量降低了17.2%。因而,柴油发动机掺氨燃烧可有效降低排放水平,但需要控制氨能量比例在合理范围以防止燃烧恶化。

车用发动机柴油—LNG双燃料改装技术

基于对车用柴油发动机柴油—LNG双燃料改装方案分析对比,构建发动机双燃料测试平台,研发混合器、齿条位置控制器和ECU等系统关键部件,实现对机械泵式柴油发动机进行双燃料改装,通过试验验证系统的有效性。最后,对于在福建省内推广柴油—LNG双燃料改装技术进行分析和展望。

Z6170ZLC型LNG-柴油双燃料船用增压发动机性能仿真分析

LNG-柴油双燃料发动机同时存在预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,其性能与原型柴油机有较大的差别.文中基于AVL-Boost发动机性能仿真软件,采用等热值当量处理不同比例的混合燃料,考虑了不同工况预混合LNG燃料对充气效率的影响,采用双韦伯函数燃烧放热率模拟不同比例混合燃料的预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,对比分析了LNG-柴油双燃料增压发动机和原型柴油机的动力性和经济性.研究表明:(1)预混合LNG燃料对充气效率的影响不会导致单点预混合LNG-柴油双燃料增压发动机的动力性下降;(2)相比较原型柴油机,各负荷工况双燃料发动机的燃油经济性均有下降,低负荷工况燃油经济性下降更为严重;(3)高负荷工况掺烧过高比例的LNG燃料将导致气缸压力急剧增加.

预燃室通道直径和形状对低速天然气双燃料发动机爆震的影响

基于三维数值仿真模拟研究了预燃室与主燃室之间通道直径及扩口型和缩口型等通道形状对发动机爆震的影响。研究结果表明:在爆震工况下,预燃室的通道直径越小则火焰射流冲击所引起的压力差越小,从而降低火焰面放热进一步产生的压力差增强效果,最终降低爆震强度。扩口型预燃室通道会减小初始压力差的强度,但是会产生火焰射流持续喷向主燃室的现象,该现象会持续增加压力差的强度,最终提高爆震强度。相反,缩口型预燃室通道可以减少这一现象的发生从而减轻爆震强度。

基于电控喷射方式的柴油—LNG双燃料改装发动机的性能分析

柴油—LNG双燃料发动机主要是在柴油机的基础上加装液化天然气供给系统改装而成,因其排放物污染小、改装结构简单、降低燃料成本等优点正受到人们的关注。本文基于CA4113Z车用柴油发动机进行柴油—LNG双燃料改装技术的研究和系统研发,在不降低发动机动力性的条件下,提高发动机的经济性和排放性,同时避免排气温度过高、发动机爆震等损害发动机的情况发生。

气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油/天然气双燃料发动机的研究

采用气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油 /天然气双燃料发动机方案 ,对斯太尔 WD6 15 .6 4增压非中冷柴油机进行了改装。试验结果表明 ,改装后的发动机 NOx、颗粒和 NMHC排放均达到了欧 排放指标。 CO和 HC(含甲烷 )可以通过后处理解决。

乙醇/生物柴油双燃料发动机燃烧过程与排放特性的研究

研究了气口预喷射乙醇、缸内直喷生物柴油双燃料系统的燃烧特性和排放特性。研究表明，随着乙醇预混合比的增加着火时刻推迟，峰值放热率增加。在较小的总当量比下，峰值放热率增加幅度不大，最大气缸压力和最高温度降低，放热结束时刻差别较小。在较大的当量比下，燃烧持续时间拉长；但随着乙醇比例的增加峰值放热率增加很快，放热结束时刻显著提前，最大压力升高率在预混合比例为20％-40％的某点达到极值，此时热效率最高。乙醇的加入使得HC和CO排放明显增加，但是却使得NOx和碳烟排放同时大幅度下降。在1800r／min的各种负荷下，NOx和碳烟排放相对纯生物柴油降低35％-85％。

增压中冷柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的实验研究

对天然气替代率、引燃柴油喷油时刻和中冷后进气温度等燃烧系统参数对增压中冷柴油 天然气双燃料发动机燃烧特性的影响进行了实验研究。研究结果表明:增压中冷柴油 天然气双燃料发动机的燃烧放热速率比纯柴油快,引燃柴油的着火时刻和缸内燃料空燃比值决定着双燃料发动机的燃烧特性,即着火时刻在上止点前且空燃比值较小时,其燃烧接近于定容燃烧过程,随着天然气替代率的升高,缸内最大爆发压力和最高燃烧温度升高;而着火时刻在上止点后且空燃比值较大时,其燃烧接近于等压燃烧过程,随着天然气替代率升高,缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低。最大爆发压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度随引燃柴油喷油提前角的增大而升高;而随着进气温度升高,最大爆发压力和缸内温度增大。

引燃柴油量和当量比对双燃料发动机低负荷燃烧的影响

定义了放热率曲线的"时序系数",以表征燃烧过程的时序特征.试验表明:引燃柴油量相同时,随着当量比增加,热效率先升高后降低;总碳氢(THC)排放降低;滞燃期延长;燃烧重心先接近上止点后远离上止点;第一放热率峰值先出现在燃烧始点附近,然后接近燃烧重心;第二放热率峰值逐渐与第一放热率峰值"合二为一",且两者均先升高后降低;"时序系数"增加,时序特征愈加不明显.当量比相同时,随着引燃柴油量增加,热效率升高;燃烧相位前移;放热速率加快.另外,随着引燃柴油量增加,在较低当量比时THC明显降低,但在较高当量比时却没有明显变化.