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缸内直喷CNG发动机喷射方式对火焰传播特性及性能的影响

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内燃机学报 2012年第5期30卷 440-445页

作者：林学东黄丫袁方恩吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022

火焰传播是点燃式发动机的主要燃烧方式,为了有效控制缸内直喷CNG发动机更稳定的稀薄燃烧过程,以实现高效率低排放,利用试验用单缸光学发动机,采用双喷射器缸内直喷cng方式,在双火花塞点火的条件下,分析研究了不同喷射方式对火焰形成及... 详细信息

火焰传播是点燃式发动机的主要燃烧方式,为了有效控制缸内直喷CNG发动机更稳定的稀薄燃烧过程,以实现高效率低排放,利用试验用单缸光学发动机,采用双喷射器缸内直喷cng方式,在双火花塞点火的条件下,分析研究了不同喷射方式对火焰形成及传播特性以及发动机性能的影响.结果表明,双点点火时,缸内气流对首先形成的火焰具有"牵引"作用,而两个火焰由于形成时刻不同传播方式就有区别,且两个火焰之间具有"挤压或推动"作用,由此影响整体火焰传播速度;缸内火花塞附近混合气浓度越浓或不均匀性越大,循环波动越小,燃烧更稳定,但随混合气浓度分布不均匀性的增加,NOx排放也增加,表明基于混合气浓度不均匀性分布特性的燃烧过程中,NOx的生成机理不仅与高温富氧条件有关,而且还与浓度场分布特性有直接的关系.

关键词： CNG发动机缸内直喷稀薄燃烧火焰传播特性 NOx排放

不同点火时刻取值方式对CNG发动机燃烧循环变动特性的影响

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内燃机学报 2012年第5期30卷 446-450页

作者：韩雪娇姚宝峰张红光李国岫北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

首先讨论点火时刻对平均指示压力变动系数的影响,同时对比了采用固定点火时刻和采用平均指示压力变动系数最小值的点火时刻时,不同因素对CNG发动机燃烧循环变动特性的影响规律.结果表明,在其他工况参数与控制参数不变时,存在平均指示压... 详细信息

首先讨论点火时刻对平均指示压力变动系数的影响,同时对比了采用固定点火时刻和采用平均指示压力变动系数最小值的点火时刻时,不同因素对CNG发动机燃烧循环变动特性的影响规律.结果表明,在其他工况参数与控制参数不变时,存在平均指示压力变动系数最小的点火时刻.采用固定点火时刻研究循环变动特性规律时,点火时刻取值的差异会导致CNG发动机燃烧循环变动特性规律的差异;采用平均指示压力变动系数最小值点火时刻时,燃烧循环变动特性规律具有唯一性.

关键词： CNG发动机燃烧循环变动平均指示压力变动系数最小值点火时刻

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CNG发动机活塞热-机耦合应力分析

机械科学与技术 2017年第12期36卷 1941-1948页

作者：陈洋何畏贺军超熊尉伶杨志勇张自立西南石油大学机电工程学院成都610500 四川省特种设备检验研究院成都610061 吉利四川商用车有限公司四川南充637000

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下... 详细信息

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下的应力分布状态。研究结果表明:在机械载荷作用下,新型活塞-衬套的Mises应力比原活塞降低了25.3%,新型活塞销座最大Mises应力比原活塞降低了27.9%,新型活塞销座的接触应力比原活塞降低了35.4%。活塞在热-机耦合载荷作用下的应力状态与在机械载荷作用下的结果相似,活塞应力状态都有很大改善。装配有衬套的活塞销座的应力分布更加的均匀,更容易形成润滑油膜。因此,该结构具有降低活塞销座应力、提高润滑能力和提高活塞销座的疲劳寿命的优点。

关键词： CNG发动机活塞弧面衬套结构设计耦合分析应力

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点燃式CNG发动机燃烧系统的优化

燃烧科学与技术 2016年第5期22卷 475-479页

作者：黎明孙霞郑清平黎苏河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 中国重汽集团公司技术中心济南250001

在开发某CNG发动机的过程中,发动机出现了进气回火、排气放炮等性能不稳定现象.本文借助CFD软件模拟缸内流动与燃烧,对燃烧室结构进行了优化改进设计,对比了改进前后两种燃烧室内混合气燃烧和流动情况,分析造成两种燃烧室内燃烧差异的原... 详细信息

在开发某CNG发动机的过程中,发动机出现了进气回火、排气放炮等性能不稳定现象.本文借助CFD软件模拟缸内流动与燃烧,对燃烧室结构进行了优化改进设计,对比了改进前后两种燃烧室内混合气燃烧和流动情况,分析造成两种燃烧室内燃烧差异的原因.通过分析对比湍动能、火焰传播与形成过程的差异诠释了原燃烧室产生回火放炮的原因.优化改进设计的燃烧室不仅有效解决了进气回火、排气放炮问题,还使发动机的转矩、功率比原来有所提高,同时燃料消耗率显著降低.

关键词： CNG发动机燃烧室形状湍流,火焰传播

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当量比对CNG发动机动力及排放性能的影响

车用发动机 2018年第1期 39-44页

作者：黄丫林学东张福君喻莉娟长春工程学院能源动力工程学院吉林长春130012 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022

为了研究缸内直喷稀燃CNG发动机在不同当量比条件下的动力及NO排放性能,利用AVL Fire建立了发动机仿真模型,通过样机试验确定了仿真初始参数和边界条件;通过软件仿真发现了气缸内微观三维物理场与缸内压力、燃烧放热率和NO生成量间的内... 详细信息

为了研究缸内直喷稀燃CNG发动机在不同当量比条件下的动力及NO排放性能,利用AVL Fire建立了发动机仿真模型,通过样机试验确定了仿真初始参数和边界条件;通过软件仿真发现了气缸内微观三维物理场与缸内压力、燃烧放热率和NO生成量间的内在联系,总结出了CNG发动机中导致NO快速生成的因素,并给出了能够在保证发动机动力性提升的同时降低NO生成量的最优当量比范围。

关键词： CNG发动机当量比稀薄燃烧火焰传播氮氧化物

CNG发动机排气门-座圈磨损机理分析与改进

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内燃机与动力装置 2022年第4期39卷 96-101,111页

作者：李加旺张志福田身军李德银奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖241009

为解决某压缩天然气(compressed natural gas,cng)发动机排气门-座圈异常磨损失效的问题,通过分析座圈磨损机理,确定座圈材料的屈服强度、座圈表面接触应力、有效表面膜和表面温度为影响CNG发动机排气门-座圈磨损特征的关键因素。提出... 详细信息

为解决某压缩天然气(compressed natural gas,cng)发动机排气门-座圈异常磨损失效的问题,通过分析座圈磨损机理,确定座圈材料的屈服强度、座圈表面接触应力、有效表面膜和表面温度为影响CNG发动机排气门-座圈磨损特征的关键因素。提出优化座圈材料、降低座圈表面法向载荷的接触应力、降低排气门-座圈摩擦副的表面温度及保证座圈有效表面膜的生成等优化方案。对优化方案进行台架和整车试验验证,结果表明优化后座圈最大磨损量由0.288 mm降到0.078 mm,满足设计要求,改进效果明显,市场反馈表现良好,没有出现因座圈异常磨损导致的发动机缸压不足、抖动等故障。

关键词： CNG发动机座圈黏着磨损台架验证

双火花塞对改善大EGR率CNG发动机性能的仿真研究

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汽车技术 2016年第7期 30-35,56页

作者：李垂孝朱昌吉李君吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025

以CNG发动机为研究对象，利用AVL-FIRE软件模拟单、双火花塞不同点火策略对发动机燃烧过程及性能的影响。结果表明，在转速为2840r／min、75％负荷、25％EGR率、当量比燃烧的条件下，单火花塞点火的最佳点火正时为上止点前65°，双火花... 详细信息

以CNG发动机为研究对象，利用AVL-FIRE软件模拟单、双火花塞不同点火策略对发动机燃烧过程及性能的影响。结果表明，在转速为2840r／min、75％负荷、25％EGR率、当量比燃烧的条件下，单火花塞点火的最佳点火正时为上止点前65°，双火花塞最佳点火正时同步点火为上止点前55°，双火花塞最佳点火正时异步点火分别为上止点前55°～60°；在最佳点火性能下，双火花塞点火的燃烧持续期比单火花塞缩短20°，指示功率高2kW，指示燃油消耗率提高8％。

关键词： CNG发动机双火花塞 EGR率当量比燃烧

缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究

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缸内直喷CNG发动机燃烧特性的数值仿真研究

作者：汤雪林吉林大学

学位级别：硕士

天然气因资源丰富、燃烧清洁的特点作为车用发动机代用燃料为解决内燃机行业发展面临的传统燃料匮乏、环境恶化等问题提供新的方向。随之带来的有关天然气的发动机技术也得到飞速发展,但作为气体燃料,天然气发动机动力性欠佳等缺点还有... 详细信息

天然气因资源丰富、燃烧清洁的特点作为车用发动机代用燃料为解决内燃机行业发展面临的传统燃料匮乏、环境恶化等问题提供新的方向。随之带来的有关天然气的发动机技术也得到飞速发展,但作为气体燃料,天然气发动机动力性欠佳等缺点还有待彻底解决。本文基于光学样机燃烧过程可视化研究结果和2.0TCI直喷柴油机基本参数建立缸内直喷CNG发动机的三维数值仿真计算模型,深入研究不同双点点火位置和双点点火正时下缸内直喷CNG发动机缸内速度场、浓度场、压力场、火焰传播特性、温度场及NO生成速率的变化规律,分析不同双点点火方式对发动机燃烧过程和排放的影响,然后研究不同转速下采用双点点火方式时CNG发动机燃烧过程与NO排放的变化趋势,为加强CNG发动机燃烧性能和改善排放提供有效途径。研究表明:采用双点点火时能明显缩短混合气的燃烧时间,但不同双点点火方式下两点点火后混合气燃烧过程相互影响程度不一样,在造成对混合气燃烧过程和NO排放的影响不同。(1)增大双点点火相对位置能加快整个燃烧室火焰的传播,燃烧放热更集中,缸内平均压力升高率增加,但高温区域持续时间长,NO排放增加。(2)针对改变双点点火正时,提前第一点点火时刻时混合气燃烧提前,但放热规律和缸内平均压力升高率变化不明显;又因为高温度区域持续时间不变,NO生成持续期变化不明显,NO最终排放量几乎没有变化;而滞后第二点点火时刻时整体火焰传播速率降低,放热规律重心和最高爆发压力出现时刻滞后,且高温度场建立滞后导致NO生成持续时间缩短,NO最终排放量有显著降低。(3)转速增加时混合气各种流场分布向不均匀化发展,不利于火焰的稳定传播,但采用双点火方式时混合气燃烧时间非常短暂,因此改变转速对CNG发动机燃烧的稳定性影响不大,但转速增加时满足NO生成的温度场和浓度场绝对持续时间缩短,NO最终排放量大幅度降低。(4)在总结NO生成速率的变化规律得出温度一定时,当量比在0.93至0.97附近时NO生成速率最高;浓度一定时,NO生成速率首先随温度增大而升高,当温度高于2700K时受温度的变化影响比较小。

关键词： CNG发动机双点点火缸内直喷火焰传播特性转速 NO生成

基于dSPACE的单燃料CNG发动机电控单元设计

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于dSPACE的单燃料CNG发动机电控单元设计

作者：曹姜合肥工业大学

学位级别：硕士

作为一种新型的清洁能源,天然气已经在各个行业被广泛使用,尤其是汽车行业。天然气发动机类型主要有两种,即单燃料天然气发动机和两用燃料天然气发动机。随着现代控制技术的发展,发动机的空燃比和排放等控制需求也越来越严格,因此,开发... 详细信息

作为一种新型的清洁能源,天然气已经在各个行业被广泛使用,尤其是汽车行业。天然气发动机类型主要有两种,即单燃料天然气发动机和两用燃料天然气发动机。随着现代控制技术的发展,发动机的空燃比和排放等控制需求也越来越严格,因此,开发具有市场竞争力的CNG发动机电子控制单元成为了当前的一大热点。’ 面对越来越复杂的电控单元系统,传统的ECU开发方式存在着周期长,成本高,压力大的缺点,尤其对于高度复杂的、非线性的发动机控制单元设计而言,不论是软件开发还是测试都变得愈加困难。本文使用MATLAB/Simulink软件与dSPACE系统的RTI模块相结合,建立单燃料CNG发动机快速控制原型,以模块框图化的形式实现了CNG发动机的控制算法设计。主要设计了：针对天然气发动机空燃比控制的,基于宽域氧传感器的闭环和自学习控制策略;基于转速反馈的点火提前角自动标定系统;CNG发动机恒转控制算法;针对不同负荷下转速与节气门的关系进行了传递函数的辨识,并且进行了反馈PID仿真控制研究。在对博世LSU4.2宽域氧传感器工作原理分析的基础上,设计的基于宽域氧反馈的空燃比PID闭环和自学习控制策略,实现对空燃比的有效控制,并且帮助喷气MAP的标定,标定者不需要对每一个工况点进行非常精确的标定,在发动机工作时依靠闭环和自学习就可以将喷气脉宽调整到合适的值,节省喷气MAP标定时间,同时也可以弥补发动机磨损老化造成的空燃比偏移;基于转速反馈的点火提前角标定系统可以帮助点火MAP的标定;发动机恒转控制系统是为扩大控制系统的适用性,采用PID控制策略通过实时调整节气门开度使转速始终稳定在设定目标值附近;基于模型的节气门和转速反馈PID控制仿真研究是预先辨识出不同负荷下的转速与节气门的传递函数,然后建立反馈PID控制模型,这样就可以方便的进行PID参数的整定。

关键词：空燃比点火提前角恒转控制 dSPACE CNG发动机