天然气HCCI发动机进气温度管理.pdf

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1、第1期2016年2月内燃机InternalCombustionEnginesNo．1Feb．2016天然气HCCI发动机进气温度管理马义，郝宝玉，李红洲(中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春130011)摘要：利用GT—SUITE软件建立天然气HCCI发动机计算模型，天然气化学反应动力学基于GRI—Mech3．0。对天然气HCCI发动机燃烧关键影响因素、稳态及瞬态工况下的进气温度平衡以及能量分配进行研究分析：研究结果表明，进气温度和进气压力对燃烧的影响大于其他影响因素；瞬态工况下，Lambda加浓20％以

2、及10％掺氢比例才能使需求进气温度和实际进气温度达到平衡；天然气发动机在HCCI模式下的有效功比SI模式高出1．7％，但摩擦损失比后者高出5．9％：关键词：天然气发动机；HCCI；进气温度；掺氢中图分类号：TK432文献标识码：A文章编号：1000—6494(2016)01—0037—04IntakeAirTemperatureManagementofNaturalGasHCCIEngineMAYi，HAOBaoyu，LIHongzhou(R&DCenter，ChinaFAWCo．，Ltd．，Changchun

3、130011)Abstract：ThenaturaIgasHCCIenginesimulationmodelwasestablishedbyGT—SUITEsoftware．NaturalgaschemicalreactionkineticsbasedonGRI—Mech3．0．Keyfactorsofcombustion，theintakeairtemperatureequilibriumduringsteadyandtransientconditions，energydistributionofnatura

4、lgasHCCIenginewasalsoanalyzed．Itisconcludedthateffectofintakeairtemperatureandtheintakepressureforcombustionisgreaterthantheotherfactors，20％lambdaenrichedand10％hydrogenblendingcanmakethedemandedintakeairtemperatureandtheactualintakeairtemperaturereachesequil

5、ibriumduringtransientcondition．EffectiveworkofnaturalgasenginesintheHCCImodeis1．7％higherthantheSImode，but5．9％higherfrictionlossthanthelatter．Keywords：naturalgasengine；HCCI；intakeairtemperature；hydrogenblending0引言HCCI燃烧模式结合了传统压燃式柴油机和火花点燃式汽油机的优点，能实现较高的热效率和无碳烟以

6、及极低的NOx排放”。3’。HCCI燃烧过程主要受化学反应动力学所控制，因此它的着火时刻和燃烧反应速度控制非常困难H·”。目前HCCI的燃烧过程控制只能通过一些间接控制方法，如通过改变空燃比、负气门重叠技术、外部EGR控制、进气预热、混合气成分控制等方法实现岬1。天然气HCCI自燃温度为850oC左右，高于柴油和汽油，故天然气HCCI发动机的压缩比也高，一般集中在15～21．1ambda范围为1～5，进气温度范围为80一170oC[9-111。实际进气温度与需求进气温度的平衡是HCCI化学反应进行的基础，进气温

7、度的管理是控制作者简介：马义(1986一)，男，工程师，硕士，主要研究方向为天然气发动机燃烧与排放控制技术。收稿日期：2015—10一13天然气HCCI发动机的燃烧过程的核心。我们利用GT—SUITE软件建立了天然气HCCI发动机计算模型，燃烧模型基于天然气详细化学反应动力学机理GRI—Mech3．0，对天然气HCCI发动机燃烧关键影响因素、进气温度管理、能量分配进行深入研究。1模型建立表1为某天然气点燃式(SI)发动机基本参数，以此为基础机来搭建HCCI发动机模型，燃料为纯甲烷(CH。)，HCCI模式下压缩比

8、为18。图1为GT—SUITE建立的天然气HCCI多缸机计算模型，燃烧模型基于详细化学反应动力学机理GRI—Mech3．o，它包含53种参与化学反应的化学物质的热力学参数以及325种基本的化学反应和相关的反应速率系数表达式”2’n】。化学反应速率遵循修正的Arrhenius定律，计算见公式(1)，传热计算模型为Woschni模型。K=A×exp(一Ea／T)xf(T)×g沪)(1)内燃