吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (3): 797-805.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201503017

• • 上一篇    下一篇

直喷天然气发动机稀薄燃烧特性的仿真试验

黄丫, 林学东, 李德刚, 顾静静, 侯玉晶   

  1. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
  • 收稿日期:2014-05-26 出版日期:2015-05-01 发布日期:2015-05-01
  • 通讯作者: 李德刚(1976-),男,讲师,博士.研究方向:内燃机工作过程优化及电控技术.E-mail:ldg@jlu.edu.cn E-mail:ayaa.g@163.com
  • 作者简介:黄丫(1978-),女,博士研究生.研究方向:内燃机工作过程优化及电控技术.
  • 基金资助:
    吉林省青年基金项目(201202052); 中国博士后基金项目(2013M541295)

Simulation study of lean combustion characteristic of direct injection CNG engine

HUANG Ya, LIN Xue-dong, LI De-gang, GU Jing-jing, HOU Yu-jing   

  1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130022,China
  • Received:2014-05-26 Online:2015-05-01 Published:2015-05-01

PDF (PC)

230

摘要： 在缸内直喷压缩天然气(Compressed natural gas,CNG)试验样机进行火焰传播特性可视化研究的基础上,仿真计算分析了不同喷射方式和不同点火方式对缸内浓度场、温度场等微观物理场的影响,以及这种微观物理场对NO生成规律的影响。结果表明:缸内浓度场的分布特性直接影响火焰传播速度和温度场,是控制稀薄燃烧过程的关键,可通过喷射方式来控制;点火方式主要改变温度场由此影响NO的生成规律;浓度梯度越大,火焰传播速度越快,稀薄燃烧稳定性越好;通过双点点火方式可以有效控制火焰传播速度。

关键词: 动力机械工程, 直喷压缩天然气发动机, 稀薄燃烧, 喷射方式, 点火方式, 火焰传播机理, NOx生成规律

Abstract: This paper is focused on the effects of different injection and spark modes on the in-cylinder equivalence ratio, temperature field as well as the NO formation. The simulation process is based on the experiment on a direct injection Compressed Natural Gas (CNG) engine, which was observed with optical device. Results show that the in-cylinder equivalence ratio distribution, which can be controlled by the injection mode, is the key factor for lean combustion control. Moreover, the equivalence ratio distribution directly impacts the flame propagation and temperature field. The spark mode mainly influences the in-cylinder temperature filed, so that influences the NO formation. The higher the gradient of equivalence ratio distribution, the faster the flame propagation and the more stable the lean combustion. The double spark mode can effectively control the flame propagation speed.

Key words: power machinery engineering, DI-CNG engine, lean combustion, injection mode, spark mode, flame propagation mechanism, NOx formation

中图分类号: 

  • TK411
[1] Liu Y, Yeom J, Chung S. A study of spray development and combustion propagation processes of spark-ignited direct injection(SIDI) compressed natural gas (CNG)[J]. Mathematical and Computer Modelling,2013,57(1-2):228-244.
[2] Korakianitis T, Namasivayam A M, Crookes R J. Natural-gas fueled spark-ignition(SI) and compression-ignition(CI) engine performance and emissions[J]. Progress in Energy and Combustion Science,2011,37(1):89-112.
[3] 木戸口善行. 噴射制御による直接噴射式天然ガス内燃機関の希薄燃焼に関する研究[J]. 自動車技術会論文集, 2010, 41(4): 859-864.
[4] Imran S, Emberson D R, Diez A, et al. Natural gas fueled compression ignition engine performance and emissions maps with diesel and RME pilot fuels[J]. Applied Energy,2014,124:354-365.
[5] 焦运景,司鹏鵾,杨志勇,等. 气道形状对天然气发动机缸内气体流动与燃烧过程影响的研究[J]. 内燃机工程,2013,34(3):26-31.
Jiao Yun-jing, Si Peng-kun, Yang Zhi-yong, et al. Effect of intake port geometry on in-cylinder flow field and combustion in natural gas engine[J]. Chinese Internal Combustion Engine Engineering,2013,34(3):26-31.
[6] 胡春明,侯圣智,赵文锋,等. 低压缸内直喷CNG发动机燃烧特性的影响因素[J]. 燃烧科学与技术,2010,16(5): 446-451.
Hu Chun-ming, Hou Sheng-zhi, Zhao Wen-feng,et al. Influence factors of combustion characteristics of a low pressure direct injection CNG engine[J]. Journal of Combustion Science and Technology,2010,16(5):446-451.
[1] 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761.
[2] 林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443.
[3] 李志军, 汪昊, 何丽, 曹丽娟, 张玉池, 赵新顺. 催化型微粒捕集器碳烟分布及其影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1466-1474.
[4] 秦静, 徐鹤, 裴毅强, 左子农, 卢莉莉. 初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1475-1482.
[5] 宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹. 柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1055-1062.
[6] 钟兵, 洪伟, 金兆辉, 苏岩, 解方喜, 张富伟. 进气门早关液压可变气门机构运动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 727-734.
[7] 江涛, 林学东, 李德刚, 顾静静. 压缩天然气缸内直喷发动机喷射方式对混合气形成及燃烧特性影响的模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 735-743.
[8] 席雷, 徐亮, 高建民, 赵振, 王明森. 厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 752-759.
[9] 李龙, 张幽彤, 左正兴. 变负载控制在自由活塞内燃发电机的缸压控制中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 473-479.
[10] 卫海桥, 裴自刚, 冯登全, 潘家营, 潘明章. 压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 166-173.
[11] 田径, 刘忠长, 刘金山, 董春晓, 钟铭, 杜文畅. 基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 159-165.
[12] 李志军, 何丽, 姜瑞, 申博玺, 孔祥金, 刘世宇. 柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1760-1766.
[13] 郭亮, 杨文昭, 王云开, 孙万臣, 程鹏, 李国良. 废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1767-1774.
[14] 虞浏, 刘忠长, 刘江唯, 杜宏飞, 许允. 直喷汽油机喷雾粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1482-1488.
[15] 彭玮, 李国祥, 闫伟. 适用于发动机散热器的壁面函数改进[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 804-810.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 田径, 刘忠长, 韩永强, 金华玉, 李骏, 李康, 徐振波. 喷油参数对车用发动机油气混合及燃烧的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(02): 370 -0375 .
[2] 田径, 韩永强, 刘忠长, 李骏, 李康. 柴油机燃油催化微粒后处理器性能与再生[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(01): 18 -0023 .
[3] 袁方恩,林学东,田维,高莹,吴龙植. 缩口燃烧室中气流特性与燃油喷雾匹配对柴油机燃烧及排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(03): 629 -634 .
[4] 侯中军, 江洪春, 王仁芳, 胡军, 马由奇, 王克勇, 燕希强, 戚朋, 明平文. 轿车用燃料电池发动机示范应用稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊2): 131 -136 .
[5] 左曙光, 韩惠君, 苏虎, 韦开君, 赵愿玲. 燃料电池车用旋涡风机气动噪声及影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1453 -1458 .
[6] 江涛, 林学东, 李德刚. 超高压喷射对直喷柴油机混合气形成、燃烧及排放特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1484 -1493 .
[7] 韩晓梅, 林学东, 李德刚, 李闯. 轻型车用柴油机起动怠速过渡过程瞬态喷油量控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(4): 1103 -1108 .
[8] 夏超英, 杜智明. 丰田PRIUS混合动力汽车能量优化管理策略仿真分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 373 -383 .
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发