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天然氣發動機發展歷程

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發表于 2017-3-10 10:46:04 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
客觀地講,在天然氣發動機發展歷程中,雙燃料發動機將是一段時間內的過渡形式。國內外許多學者和研究人員都致力于天然氣發動機的研究工作,同時也在努力認識雙燃料的燃燒過程。盡管雙燃料發動機已經得到一定的應用,但應用水平較低,對柴油引燃氣體燃料的雙燃料燃燒規律和工作過程認識有限,先進的控制技術還沒能廣泛應用。
  為此,作者對雙燃料發動機燃燒規律進行了一系列的試驗研究工作,在研究雙燃料復合燃燒特性和規律的基礎上,又進一步探索了耗熱率、燃燒循環變動和爆震燃燒等特性。
  1試驗裝置雙燃料發動機是在原機供油系統和調速系統不變的情況下,加裝天然氣預混合供氣系統及其調壓輸氣裝置。
  試驗裝置中發動機負荷、轉速、柴油供油量、天然氣供氣量、空氣流量、供油提前角等試驗工況可調節,能實現對多種不同工況的性能測試,從而實現了對雙燃料燃燒規律的進一步研究探索。
  2.1耗熱率與負荷的關系動機的燃燒耗熱率隨轉速、負荷的變化規律。
  當兩種燃燒方式均處于低負荷時,耗熱率都比較高,而此時雙燃料發動機耗熱率明顯偏高,只有在高負荷時略低或與純柴油發動機持平。隨著負荷的增加,雙燃料發動機耗熱率降低顯著。由于采用天然氣量的質調節,使得低負荷時混合氣過稀,燃燒緩慢且不充分。加之混合氣掃氣等因素從而造成耗熱率提高。在純柴油和雙燃料兩種燃燒形式中,轉速對耗熱率的影響均較小,而且雙燃料過程的影響更不明顯,因此,從經濟性出發,應使雙燃料發動機盡量工作于中、高負荷工況,以提高雙燃料發動機的經濟性。
  2.2耗熱率與混合氣濃度的關系為表征進氣混合氣(天然氣和空氣)空燃比對雙燃料燃燒的影響,定義混合氣當量比T(混合氣實際空燃比/混合氣理論空燃比)。T值越小,則表明混合氣濃度越大,即在天然氣和空氣混合氣中天然氣占有的份額越大。
  有兩種改變混合氣當量比的方式,即負荷變化(改變天然氣供氣量)和空氣充量變化;旌蠚鉂舛忍岣,則耗熱率降低。表明實施空氣充量調節措施,對改善雙燃料發動機熱效率具有一定意義。
  2.3耗熱率與供油提前角的關系提前角的關系耗熱率與供油提前角的關系曲線。原機供油提前角是21.6°。適當增大供油提前角可以降低耗熱率。由于適當提前供油時刻在一定程度上可使柴油著火角度提前,有利于混合氣的盡早點燃,從而彌補了天然氣燃燒速率慢的缺點。
  3燃燒循環變動及不正常燃燒分析3.1循環變動和熄火現象為研究雙燃料燃燒的穩定性,在試驗中采用了100個循環的缸內壓力峰值變化進行統計,利用標準偏差評價循環變動程度,用以衡量其穩定性。標準偏差測試結果。其中雙燃料試驗是在保證發動機動力性和正常的穩定工作前提下,盡量提高替代率進行的。
  燃燒循環變動隨替代率上升而上升,替代率達到一定程度時,明顯加劇。試驗中還發現,當替代率更高時,個別循環會出現嚴重的燃燒滯后,表明該循環不曾燃燒,出現了完全熄火現象,此時可以聽到發動機工作有明顯的間歇聲。由于引燃油量過小,噴油特性惡化,不利于柴油正常燃燒,也會影響天然氣燃燒。
  3.2爆震燃燒在雙燃料發動機中,天然氣和空氣混合氣是由壓燃柴油點燃,因此與火花點燃發動機一樣,存在爆震問題。由于天然氣有更高的自燃溫度和辛烷值,加之采用較稀的混合氣和引燃柴油產生的高能量點火,從而減少了爆震產生。因此,很多柴油機可以改裝成為雙燃料發動機而不必降低壓縮比。但是,爆震依然是雙燃料發動機追求更高功率和更大替代率的重要制約因素。因為雙燃料燃燒著火滯后、燃燒速度慢在一定程度上也易引起爆震。因此,在高負荷下往往需要考慮爆震問題,并采取必要的措施,如降低混合氣濃度、增加引燃油量、冷卻進氣、調整供油角度等,均可防止爆震的產生。
  試驗中沒有降低原機壓縮比,在各種負荷與轉速正常運行時均無爆震現象產生。為了進一步研究雙燃料發動機中的爆震現象及產生原因,在高負荷運行時有意采取節流空氣加濃混合氣,逐步減小引燃油量等措施,這時出現了明顯的爆震現象。爆震波形見一般情況下,對于柴油機改造的雙燃料發動機,燃燒爆震并非極易發生。況且,在高負荷時可以通過增加引燃油量來抑制爆震的產生。

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發表于 2017-3-15 11:16:57 | 只看該作者
對于作者對雙燃料發電機關于耗熱率、燃燒循環變動和爆震燃燒等特性的探索,描述的比較詳細,謝謝分享。
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