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1、不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性摘要:开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明:燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC
2、、CO排放也维持较低水平。关键词:喷射时刻;缸内直喷;燃烧;排放;天然气;发动机CombustionCharacteristicsofaDirectInjectionNaturalGasEngineunderVariousFuelInjectionTimingsAbstract:Thecombustioncharacteristicsofadirectinjectionnaturalgasengineundervariousfuelinjectiontimingswereinvestigated.There
3、sultsshowedthatfuelinjectiontimingshadalargeinfluenceonengineperformance,combustionandemissions.Over2lateinjectionwouldmakeinsufficienttimeforthefuel2airmixing,bringingpoorqualityofmixtureformationandsubsequentlyresultinginslowcombustionrateandlongcombusti
4、onduration.Incontrasttothis,over2earlyinjectionwouldreducethevolumetricefficiency,meanwhileitwouldprovideenoughtimeforfueltopossiblyenterintothecrevicesofcombustionchamberandbringhighHCemissions.Foragivenenginespeed,thereexistsanoptimumfuelinjectiontimingw
5、herethemaximumcylinderpressurethemaximumrateofpressureriseandthemaximumrateofheatreleasegettheirhighestvalues,andtheshortestcombustionandheatreleasedurationcanbeachievedwhilemain2tainingthelowlevelofHCandCOemissions.Keywords:Injectiontiming;Directinjection
6、;Combustion;Emissions;Naturalgas;Engine背景：天然气被认为是最有潜力的发动机替代燃料。目前天然气发动机的主要工作方式有两种:一是火花点火的均质混合气天然气发动机。第一种方式需要两套燃料供给系统并且低负荷时HC排放高，二是利用柴油引燃天然气均质混合气的双燃料发动机。第一种方式由于进气空气量减少,输出功率下降,低、中负荷时热效率低,稀燃能力差。1994年三菱汽车公司开发了缸内直接喷射汽油机,可以降低20%的燃油消耗率和提高6%～8%的最大转矩,然而,由于燃料分层,浓混合气区
7、燃烧仍然存在着碳烟排放问题。天然气与缸内直喷技术相结合,既可提高天然气发动机的燃油经济性和输出功率,又可减少碳烟排放。7目前,国内外已开展了在快速压缩装置上进行直喷天然气发动机燃烧特性的研究和不同喷射时刻下缸内直喷天然气燃烧特性的研究。此外高压缩比柴油机燃用直喷天然气的研究和低压缩比下直喷天然气发动机控制技术的研究也有相关的报告,但低压缩比缸内直喷天然气发动机燃烧方面的研究的相关报导还很少,对其燃烧和排放的规律还不十分清楚，研究的结果也不是十分的透彻。为进一步把握缸内直喷天然气发动机燃烧特性,以实现更好的燃
8、烧过程组织和控制,本文在一台试验用单缸天然气缸内直燃气喷射提前角下的放热规律喷发动机上开展了燃气喷射时对发动机性能、燃烧和排放影响的研究,分析了不同燃气喷射提前角下的燃烧特性和排放特性,同时分析了不同燃气喷射提前角下的放热规律。1 试验装置及说明1.1 试验样机本次所用的缸内直喷天然气发动机是由TY1100柴油机改装而成。改装后的发动机参数变化如表1所示,试验台架的布置见图1。改装后的发动机采用了电喷系统,增添了
