天然气发动机理论空燃比与稀燃对比研究
CNG发动机和燃油对比消耗
CNG发动机和汽油机燃烧的比较分析CNG发动机与汽油机的燃烧同为预混湍流燃烧,但火焰传播速度、着火延迟期及混合气热值均不同。
为在汽油机上改燃CN G或CN G/ 汽油两用燃料发动机发挥CNG燃烧的优点,针对CN G燃烧特点设计发动机,才能达到较高的输出功率和较低的排放。
压缩天然气(CNG) 作为清洁燃料已开始应用于汽车发动机,并以很快的速度发展着;天然气(NG) 以其巨大的蕴藏量支持着市场的需求。
大量的试验和测试表明CNG汽车与燃油汽车相比,CO2 排放低25 %,HC 排放低80 %,SO2排放低75 %,SO 排放低99. 99 %,Pb 减少到0 ,PM 排放减少41. 67 %,CO 排放减少89. 73 %;而NG 的价格只有汽油的一半。
NG是一种复杂的HC 混合物,其中主要成分为甲烷(CH4 ) ,体积分数占85 %～97 %,与汽油的成分完全不同。
近年来大量出现的是将汽油机汽车改制为汽油/ CNG两用燃料汽车,改制后汽车的动力性降低了10 %～20 %。
研究表明,并不是将汽油机汽车简单地改燃CNG就能得到很低的排放 ,CNG发动机必须对燃烧进行优化才能得到较好的动力性、经济和排放特性。
本文就CNG发动机的燃烧和汽油机的燃烧进行比较分析。
1 CNG与汽油的特性比较1.1 辛烷值CN G的辛烷值RON 为115～130 ,适宜的压缩比(εc ) 为10～12 ,极限可达到15[1 ] ,这是CN G 既适宜点燃式发动机又适宜压燃式发动机的重要原因;现代汽油机的εc 为6. 5～10. 0 ,个别可达到11 。
从热力循环理论上讲,提高发动机的εc 可提高其动力性和热效率。
1. 2 燃烧特性CN G —空气混合气的稳定性远高于汽油—空气混合气。
层流火焰速度( SL ) 是关于燃烧物理和化学过程的很重要的特征参数,在过量空气系数( <a ) 为0. 75～1. 25 的范围内对SL 进行试验表明,CH4 —空气混合气的SL 为33. 8 cm/ s ,比汽油—空气混合气的SL (39 cm/ s～47 cm/ s) 低得多[2 ] ,使得CN G发动机的燃烧持续时间增大,偏离等容加热过程,致使热效率降低。
燃气发电机组的应用与空燃比控制
燃气发电机组的应用与空燃比控制本文主要介绍了以沼气为燃料的燃气发电机组工作原理，混合器组成结构及空燃比控制等。
燃气发电机组使用燃气发动机为固定动力源，混合器是燃气发动机的重要部件，它能有效控制燃气的空燃比。
研究燃气发动机空燃比控制对排放有着积极的意义。
下面对燃气发电机组工作原理和空燃比控制作详细评述。
1燃气发电机组工作原理燃气发电机组是以燃气机发动机驱动发电机发电，燃气发动机采用低压喷射供气方式主要用在压缩比低的点燃式气体燃料发动机上。
工作原理：它分为四冲程、点燃式、水冷高速机。
燃气发动机为直列型，气缸体底部安装铸铁油底壳，气缸中安装有盆形燃烧室的活塞连杆，机体主轴承孔中安装有带滚动主轴承的盘形组合式曲轴，体积右侧(面向飞轮端看)内部配置有凸轮轴和配气机构，发动机前端齿轮室内布置有传动机构，左侧安装有点火系统、电子调速系统、进气系统，右侧安装有排气管、机油滤清器、机油冷却器、起动电机和充电发电机，水泵安装在前端，机油泵安装在油底壳内机体前端部位。
发动机工作原理：燃气发动机的工作过程可大致分为四个冲程，其顺序为：进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。
(1)进气冲程。
在进气冲程中，连杆带动活塞下行，进气门开启，排气门关闭。
经空气滤清器过滤的空气和沼气通过混合器均匀混合后，被吸入气缸，下行的活塞到达下止点时，气缸内部充满混合气。
(2)压缩冲程。
曲轴在飞轮惯性作用下被带动旋转，通过连杆推动活塞由下止点向上止点运动，同时进排气门关闭，混合气被压缩。
(3)作功冲程。
活塞运动到上止点时，火花塞在点火信号发生器和点火线圈所产生的高压电流作用下产生火花，点燃气缸内的沼气。
燃烧时产生的高温、高压气体推动活塞下行，通过连杆带动曲轴旋转，对外作功传递扭矩。
(4)排气冲程。
活塞从下止点往上止点运动，此时排气门打开，进气门关闭。
汽缸内燃烧后的废气被活塞推出，沿排气道排出气缸外。
2燃气发电机组组成燃气发电机组由燃气供给系统，电子调速系统，点火系统，控制系统等组成。
燃气机组空燃比优化研究
燃气机组空燃比优化研究发表时间：2016-04-29T11:26:29.630Z 来源：《电力设备》2015年第11期供稿作者：胡泽银[导读] 杭州市环境集团有限公司与传统的汽油机相比，燃气机的最大优点就是低污染性。
（杭州市环境集团有限公司 310022）摘要：与传统的汽油机相比，燃气机的最大优点就是低污染性，然而。
作为我们公司现在使用的燃气发电机,由于天然气发动机在机械结构和空燃比控制策略等方面与汽油机或柴油机有较大差异，针对天然气发动机进行研究是非常有必要的。
瞬态工况在发动机整个运行工况中占有很大比例，由于发动机工况变化快，很难对瞬态空燃比进行精确的控制，因此它是空燃比控制的核心与难点。
而且填埋气体的特点就是浓度、温度、成分不稳定，这样就会导致进气不稳定，从而影响发电效率。
关键词：燃气机；热负荷预测；智能与优化控制1引言随着燃气发电产业的不断发展，用户对燃气发电机组的自动控制水平要求也越来越高，而国内的燃气发电机组自动控制系统都处在发展阶段，自动控制系统也不完善，基本都是根据单一条件的反馈来控制空燃比的，没有建立在机组运行时的综和参数之上，因此，今后燃气发电机组的智能化控制将是各燃气机企业竞争的重点。
2 燃气机特点与供热对象分析 2.1 燃气机特点与要求通过燃烧天然气或人工煤气产生动力做功，可用于推动汽车及轮船行走和驱动发电机发电。
其优点在于比柴油机或汽油机更加清洁、环保。
可以取代柴油机和汽油机，现广泛应用于公共交通、油田发电等领域。
2.2 发电原理通过燃烧天然气或人工煤气产生动力做功，可用于推动汽车及轮船行走和驱动发电机发电。
其优点在于比柴油机或汽油机更加清洁、环保。
可以取代柴油机和汽油机，现广泛应用于公共交通、油田发电等领域。
通过涡轮驱动的属于外燃机，而通过曲柄驱动的属于内燃机。
3 控制方案与实施3.1控制系统要求3.1.1程序控制在燃气机的开停炉过程中，如果操作不当，很易造成燃气机爆炸等事故。
理论空燃比天然气汽车尾气中H2O和O2对CH4与NO反应的影响
理论空燃比天然气汽车尾气中H2O和02对CH4与N0反应的影响1引言天然气的主要成分是CH4, CH4是H/C比值最高的碳氢化合物(HC), 因此CH4相比其他HC燃料在燃烧过程中有更少的C02生成量，并且天然气还具有使用范围广、价格低廉及污染排放少等优点，这使得天然气汽车(NGVs)在全世界范围内广泛使用.NGVs通常有理论空燃比和稀燃两种工作方式，理论空燃比燃烧方式为燃料与计量空气混合；稀燃方式为空气过量.对于理论空燃比NGVs,其主要污染排放物为CH4、NOx和CO.其中，CH4是一种具有强温室效应的气体，由于CH4是最为稳定的HC化合物之一，其转化和活化困难，表现在CH4的自身氧化反应比一般HC化合物反应难度大；同时CH4和NO的反应也比其他HC与NO的反应困难得多，这导致NO的转化难度大，而NO对人类及环境带来严重的危害.为了满足日益严格的汽车尾气排放标准，装备具有同时转化CH4、CO和NO的尾气处理催化剂必不可少.理论空燃比NGVs催化剂主要借鉴汽油车的三效催化剂(TWC), 一般采用CeO2改性的AI2O3为载体,Pt、Pd或Rh等贵金属为活性组分.在本课题组过去的研究中，所制备CeO2-ZrO2-AI2O3> CeO2-ZrO2- MxOy （M二YLa）/AI2O3 及CeO2-ZrO2-Y2O3-La2O3+La2O3-AI2O3 等材料在汽油车及NGVs尾气净化催化剂中体现了优异的性能.而且研究发现，在稀燃和理论空燃比条件下，Pd对CH4完全氧化的活性高于Rh 或者Pt;在富燃还原性条件下,Pt的活性略高于Pd.理论空燃比NGVs尾气净化催化剂上进行的主要反应有CH4氧化, CO 氧化和NO还原（包括CH4对NO的还原和CO对NO的还原）.由于CH4和NO的反应比其他HC与NO的反应困难得多而备受关注Burch 和Ramlil5 报道了Pt、Pd 和Rh 催化剂上CH4 对NO 的还原反应，发现NO和CH4的反应与气体组成和温度有关，不同催化剂的反应活性与催化剂可被CH4还原的程度相关，这是由于NO转化生成N2主要发生在还原表面活性位上，这些活性位可能是金属单质原子，如Pt,也可能是氧空缺，如Pd和Rh,并且在Pt和Pd催化剂上可以生成N2O.对于Pt/AI2O3和Pt/SiO2催化剂上的NO与CH4 反应，NO的还原与NO的分压相关，而与CH4关系不大，对于NO/O2/CH4反应，NO转化率随02含量增加先升高后降低，表明02 存在时的NO还原存在一个最佳的表而氧物种和碳氢化合物的覆盖量.16 Ohtsuka等17研究了水蒸气和S02存在条件下的CH4与NO反应，所制备的Pt-Pd催化剂具有优异的耐久性.实际上理论空燃比NGVs尾气中除了CH4、CO和NO夕卜，还存在化学计量比的氧气,10%(体积分数，phi;)的水蒸气和12%(phi;)的CO2气体等，并且这些组分对尾气转化反应具有重要的影响作用.由于CH4和NO的反应是理论空比尾气净化的主要反应，尾气中02和H20对该反应的影响作用关系到催化剂的性能.研究02和H20对C02存在条件下的CH4+N0反应的影响，对尾气净化反应过程的分析和操作条件的控制将会有指导意义.本文以共沉淀法制备结合储氧材料和耐高温氧化铝材料两者优点的70% (质量分数，w)Ce45Zr45Y5La5+30%(w)La3AI97 纳米复合材料为载体，在该材料上负载Pt活性组分制备了Pt催化剂，用于研究理论空燃比NGVs 尾气中02和H2O对大量C02存在条件下的CH4与NO反应活性的影响.2实验部分2.1载体的制备按配比称取Ce(NO3)3?6H2O (化学纯，四川乐山五通桥东风化工厂),ZrO(NO3)2?6H2O (化学纯，江苏宜兴新兴钻业公司), Y(NO3)3?6H2O (化学纯，山东淄傅市吉利浮选厂),La(NO3)3?6H2O (化学纯，成都科龙化学试剂厂)配成浓度为10% (w)的混合盐溶液，使用NH37H2O (分析纯，成都露橙化工试剂厂)作沉淀剂进行滴定，得到沉淀物；同样按配比称取La(NO3)3?6H2O 学纯，成都科龙化学试剂厂)和AI(NO3)3?9H2O (化学纯，山东淄博市吉利浮选厂)配成浓度为10% 的混合盐溶液，使用NH3?H2O (分析纯，成都露橙化工试剂厂)作沉淀剂进行滴定，得到沉淀物.并将两沉淀物通过剧烈搅拌混合.将所得沉淀混合物进行陈化、过滤、洗涤和干燥后，在800 deg;C焙烧3 h, 即制得CeO2-ZrO2-Y2O3-La2O3+La2O3-AI2O3 样品，记为CeZrYLa+LaAI. 其中CeZrYLa 占70%(w), LaAl 含量为30%(w).在CeZrYLa 中CeO2 和ZrO2含量均为45%(w)z Y2O3和La2O3含量均为5%(w);在LaAl 中, La2O3 和AI2O3 含量分别为3%(w)和97%(w).2.2催化剂的制备采用等体积浸渍法，在上述制备的载体上，浸渍Pt(NO3)2 (分析纯，成都光明光电信息股份公司)溶液.然后在120 deg;C干燥，550 deg;C焙烧3 h,得到Pt/CeZrYLa+LaAl催化剂粉末,贵金属含量为1.2%(w);所得催化剂粉末加去离子水混合球磨制浆，涂覆在堇青石蜂窝基体(体积2.5 cm3,高2.7 cm)上，涂覆量180 g?L-l,涂层中贵金属Pt含量2.14 g?L-l.经120 deg;C干燥后，550 deg;C焙烧3 h,即得整体式催化剂，记为Pt.2.3催化活性评价活性测试在自组装的一套专用多路固定床连续流动微型反应器中进行，各路气体分别用质量流量计控制流速，在进入反应器之前混合均匀.气体的体积空速均为34000 h-1.评价所用反应气CH4、NO、H2O^ CO2的体积分数分别为0.087%、0.074%、20%、12%, 02含量可调(调节理论空燃比条件)，并以N2为平衡气.反应前后的CH4使用上海科创色谱仪器有限公司生产的GC9800型气相色谱仪进行检测,NO 与CO用佛分环保仪器检测设备制造有限公司FGA-4100型汽车排气分析仪进行检测.3结果与讨论3.1 CO2存在时各反应条件下CH4与NO的转化活性(i)对于CH4+NO+CO2反应,Pt催化剂的CH4转化T50(起燃温度：污染物转化50% 时温度)和T90(完全转化温度：污染物转化90%时温度)分别为445和490 deg;C, NO 转化T50 和T90 分别为286 和297 deg;C; (ii)添加10%(phi;) H2O后,CH4活性明显下降，NO转化活性基本不变.说明H2O减弱了CH4与CO2的重整反应，而对CH4和NO的反应基木没有影响；(iii)添加计量比的02后，CH4转化活性明显提高，NO转化活性远低于无O2(CH4+NO+CO2和CH4+NO+H2O+CO2)条件，说明02的出现会存在甲烷被02氧化反应与甲烷被NO氧化反应的竞争，甲烷被02氧化反应优先进行，减弱了甲烷与NO的反应使得NO转化活性低于无02条件；(iv)同时添加计量比02和10% (phi;)H20后，460 deg;C以下CH4转化率提高，这是由于02和H20同时存在时，Pt催化剂上放热的甲烷被02氧化反应和强吸热的甲烷水蒸气重整反应同时发生，反应体系木身实现了自供热，在较低的反应温度下达到较高的甲烷转化率.同时N0转化活性得到明显提高，这是由于Pt催化剂上甲烷蒸汽重整反应产生H2,促进催化剂三效性能，从而对NO转化有利••3.2无氧无水时CH4+NO+CO2的反应Pt催化剂对于CH4和NO分别在490和297廢达到完全转化，此条件下污染物转化过程中可能发生的反应有：CH4与NO以1:3反应CH4+3NO二CO+2H2O+3/2N2 (1)CH4与NO以1:4反应CH4+4NO二CO2+2N2+2H2O (2)CH4与NO以1:8反应CH4+8NO二4N2O+CO2+2H2O (3)CH4与C02重整反应CH4+CO2二2CO+2H2 (4)体系中多余的C02与H2反应CO2+H2二C0+H20 (5)由CH4和NO的化学反应式⑴-⑶的化学计量比可以发现，同一温度下NO的转化率与CH4转化率之比值R应处于:3le;Rle;&反应⑷会造成Rlt;3.不同温度条件下各反应的NO/CH4转化率比值及尾气中CO含量, 其中，COa是活性测试反应器出口处检测到的CO含量,COb是假设高温区所有转化的NO和CH4均按着方程(1)进行反应能够生成的CO含量.从表中可以看出：对于CH4+NO+CO2反应，在体系温度处于520- 440 deg;C时，Rlt;3,这说明有反应⑷发生使得Rlt;3,尾气中CO生成量大于0.11%高达0.23%,如此高的CO生成量远大于体系中全部的CH4(0.087%(phi;))与N0(0.074%(phi;))以反应⑴生成的CO含量，也大于全部的CH4以反应⑷生成的CO量，说明高温区还存在逆水汽变换反应(5).此时NO的转化主要依靠CH4与NO的反应(但是不能确定以⑴-⑶哪种途径反应)；在体系温度Tle;420 deg;C时,3为了确定不同温度段CH4与NO以何种途径反应，我们测试了Pt 催化剂上没有CO2存在时的CH4+NO反应，并与CO2存在时的CH4+NO反应进行对比，结果示于图2.无C02存在时CH4+NO反应的NO/CH4转化率比值R和尾气中CO含量结果列于表:1.图2中，没有CO2存在时的CH4+NO 反应,CH4转化活性低于有CO2存在时的活性，NO活性基本不变.这是由于没有反应⑷的发生造成的.从表1 可以看出,CH4+NO反应在520-500 deg;C 之间时,Rlt;3,C0eC0b,说明CH4除了发生反应(2)以外还可能发生了少量的CH4与载体储氧材料的反应或者CH4在催化剂上的裂解，使得Rlt;3; 480 deg;C时，Rlt;3, COa3.3 10%(phi;)H2O 对CH4+NO+CO2 反应的影响添加H2O后,Pt催化剂上CH4在520deg;C达到最大转化率79%, NO在304deg;C完全转化，相比无H2O条件,CH4转化率在360deg;C 以上出现明显下降，而NO转化率不变，说明水蒸气对CH4与NO的反应影响不大，但是减弱或者抑制了CH4与CO2的重整反应(4)和逆水汽变换反应(5),从而降低了CH4转化率.此条件下污染物转化过程中在上述五个反应基础上还可能发生蒸汽重整反应：CH4+H2Orarr;H2+CO/CO2 (6)不同温度条件下CH4+NO+H2O+CO2反应的NO/CH4转化率比值及尾气中的CO含量：尾气中COa远低于上述CH4+NO+CO2反应的CO生成量，说明添加H2O减弱或抑制了反应⑷和(5).在520-480 deg;C之|aj: Rlt;3, COaCObX见除了发生反应⑴之外，还发生了CH4 与CO2的重整反应⑷和/或者CH4与H2O的重整反应(6)生成了CO. 此时不能确定反应⑷和(6)哪个反应为主，根据文献22报道CH4与C02的重整反应远慢于CH4与H20的重整反应，表明此时可能主要发生反应(6);460 deg;C时,33.4计量比的02对CH4+NO+CO2反应的影响有氧条件下Pt催化剂对于CH4和N0分别在439和425 deg;C 达到完全转化.此条件下污染物转化过程中还可能发生以下反应：CH4+O2rarr;CO2+H2O (7)NO+O2rarr；NO2 (8)相比无02条件，NO转化活性明显降低，说明02出现后体系中存在甲烷被02氧化和甲烷被NO氧化的竞争，甲烷被02氧化优先发生，使得CH4转化活性迅速提高,NO转化活性低于无02条件.不同温度条件下CH4+NO+O2+CO2反应的N0/CH4转化率比值及尾气中的CO含量列于表1.从表中可以看岀：02的添加使得尾气中COa生成量相比CH4+NO+H2O+CO2条件进一步降低.在整个温度范围内，R值都小于3,说明除了CH4与NO的反应外，在整个温度范围内CH4主要发生了氧化反应(7)使得Rlt;3.在520-440 deg;C之间,COa 与COb基本一致,不能确定是反应⑴还是反应⑷生成的；420 deg;C 时,COa3.5 10%(phi;)H2O和计量比的02同时存在对CH4+NO+CO2反应的影响此时反应体系存在CH4、NO、H20、02和C02,污染物转化过程中上述的8个反应都可能发生.也可以看出H20和02同时存在时Pt 催化剂对于CH4和NO分别在416和395 deg;C达到完全转化，CH4 的转化活性优于上述各条件.这可能由于02和H20同时存在时，Pt 催化剂上放热的甲烷氧化反应和强吸热的甲烷水蒸气重整反应同时发生，反应体系本身实现了自供热，在较低的反应温度下达到较高的甲烷转化率.19对于NO的转化活性，虽低于无02条件(CH4+NO+CO2 和CH4+NO+H2O+CO2),但是高于CH4+NO+O2+CO2 条件的NO活性，这可能是由于蒸汽重整反应产生H2, H2作为还原剂提高了NO的转化，从而提高催化剂的三效性能.5不同温度条件下CH4+NO+H2O+O2+CO2反应的N0/CH4转化率比值及尾气中的CO 含量列于表1.从表1可以看出，只有少部分温度下检测到0.01%的CO, 大部分温度下没有检测到CO,说明02和H20同时存在抑制了反应(4)和(5).我们知道只发生CH4与NO的反应时3le;Rle;8,然而在02 和H20同时存在条件下R值在整个温度范围内均小于3且大部分在1左右.说明此条件下主要反应为氧化反应⑺和蒸汽重整反应(6)(蒸汽重整反应中产生的CO也可以进一步发生氧化或通过水汽变换反应除去).NO的转化主要依靠CH4与NO以2:4反应⑵进行，可能有CH4 与NO以1:3反应生成CO,但CO进一步会发生氧化反应或通过水汽变换反应除去.ANTARISIGS在线分析仪检测结果显示，低温区有N02 生成，证明低温CH4转化率较低时,NO可被02氧化生成N02.为了进一步证明H20和02同时存在条件下有蒸汽重整反应⑹ 的发生，对H20和02同时存在时不同温度下的CH4相应转化率下所需氧原子含量(记为A)、NO相应转化率下提供的氧原子含量(记为B) 及原始气提供的氧原子含量(记为C).原始反应气组成为0.087%(phi;)CH4+0.074%(phi;)NO,从CH4 氧化反应方程CH4+2O2二CO2+2H2O可以看出，1 mol CH4需要4 mol氧原子，而1 mol NO提供1 mol氧原子.各温度条件下对应NO转化率所提供的氧与原始气所提供的氧原子含量之和均小于相应CH4转化率下所需要的氧原子含量，说明有H20参与反应，提供了氧原子，从而证明H20和02同时存在条件下，有蒸汽重整反应的发生.4结论各条件下的CH4与NO反应高温时存在以CH4:N0摩尔比1:3反应生成CO和N2;中温区以摩尔比1:4反应生成N2和C02;低温区, 无氧时有N20生成,有氧时NO被氧化生成N02.有C02存在条件下的CH4+N0反应，大量CH4发生C02与CH4 的重整反应；添加10%(phi;)H2O,减弱C02与CH4的重整反应；添加计量比02,主要发生CH4被02氧化反应，降低了NO转化率,C02与CH4的重整反应受到抑制；同时添加计量比02和10%(phi;)H2O,CH4被02氧化、蒸汽重整、CH4与N0反应同时发生，Pt催化剂上CH4与NO转化活性均提高.11。
压缩比及燃烧室结构对天然气发动机性能影响的试验研究
压缩比及燃烧室结构对天然气发动机性能影响的试验研究储利民;李涛涛【摘要】阐述了稀薄燃烧天然气发动机缸内不同气体运动产生机理,分析了缸内气体运动对发动机燃烧过程的影响,并对不同压缩比对天然气发动机工作过程和性能的影响进行了模拟分析.为某稀薄燃烧天然气发动机设计了不同结构形状及不同压缩比的燃烧室,并进行台架对比试验,研究不同结构及不同压缩比的燃烧室对发动机性能的影响.最后,通过综合分析选出最合适该发动机的燃烧室.【期刊名称】《柴油机设计与制造》【年(卷),期】2018(024)004【总页数】5页(P39-43)【关键词】天然气发动机;燃烧室;压缩比;稀薄燃烧;性能【作者】储利民;李涛涛【作者单位】上海柴油机股份有限公司,上海200438;上海柴油机股份有限公司,上海200438【正文语种】中文0 引言天然气由于其具有储量丰富，辛烷值高，着火范围较宽，形成均质混合气容易及燃烧清洁特点，目前已成为汽车、工业内燃机广泛使用的代用燃料。
天然气发动机采用稀薄燃烧可以更加有效地降低排放，提高发动机可靠性和寿命，并降低使用成本。
由于天然气具有活化能较高、火焰传播速度慢的性质，因而天然气发动机的燃烧持续期较长，后燃倾向严重，排气温度较高，热效率提高困难，稀薄燃烧会使这种趋势更加明显[1-2]。
因此，稀薄燃烧更需要提高燃烧速度，以改善其对燃烧循环变动的不利影响[3]。
深入地研究燃烧室结构对发动机性能的影响，可进一步获得最有利于组织天然气稀薄燃烧的燃烧室结构。
本项目在简单分析缸内气体流动起因、性质及对燃烧过程的作用，压缩比对发动机的影响的基础上，针对某款发动机设计了几种不同燃烧室，并就燃烧室形状和压缩比大小对发动机工作过程和性能的影响进行试验研究，选出一种最适合的燃烧室形状和压缩比。
1 燃烧室形状对发动机工作过程的影响燃烧室设计主要考虑的是如何保证进入气缸的混合气能快速完全地燃烧，同时生成的排气污染物尽可能地少。
天然气的性质使天然气发动机的燃烧持续期比柴油机长，热效率比柴油机低。
天然气发动机理论空燃比与稀燃对比研究
天然气发动机理论空燃比与稀燃对比研究
姜士阳
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2010(032)010
【摘要】研究的目的是确定稀薄燃烧对缸内直喷CNG发动机性能的影响,为CNG 发动机采用稀燃方式提供参考依据.首先,建立了CNG发动机的计算模型;然后,对不同空燃比条件下发动机的动力性、热负荷和经济性进行了比较.研究发现:采用稀燃方式会造成发动机动力性的损失;降低其燃烧温度,后燃现象严重;在空燃比为19时,发动机的经济性最好.
【总页数】4页(P195-198)
【作者】姜士阳
【作者单位】镇江船艇学院,船艇工程系维修训练中心,江苏,镇江,212003
【正文语种】中文
【中图分类】TK43
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图 １所 示 。 电 控 系 统 为 多 片 式 设 计 ， 用 Ａ ． 使 Ｔ
２． ｃ ｏ ｌ ｆＭｅｈ ｎｃ ｌａ ｄ Ｖ ｈｃｅＥｎ ｉｅｒｎ ，Ｂｅｊ ｇＩ ｓ ｔｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏｙ，Ｂ ｉｎ ０ ０ １ Ｓ ｈ ｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｅ ｉｌ ｇｎ ｅｉｇ ｏ ｉｎ ｎ ｔｕｅｏ ｃ ｎ Ｉｇ ｉ ｉ Ｔ ｅｊ ｇ１ ０ ８ ； ｉ ３ Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｌｃｒｎｃａ ｄ Ｃ ｎｒｌＥ ｇｎ ｅｉｇ，Ｂ ｉｎ ｉｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ４，Ｃ ｉａ ． ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉａ ，Ｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｏ ｏ ｏ ｎ ｅｊ ｇＪａｔｎ ｉｅｓｔ ｉ ｙ ｅｊ ｇ１ ０ ４ ｉ ｈｎ ）
４ ％ ， 火提前 角条 件为稀 燃最 佳角 。结果 表 明 ： 大和过 小 的点火提 前 角都使 发动机 的稀 燃极 限 ０ 点 过 减 小 ； 燃极 限随燃 料 中掺 氢 比增加 而 显著提 高 ； 稀 随节 气 门开度 增 加 略有 上 升 ； 随发 动 机 转速 增 加 而减 小 ； 随机 油温度 升高 先减 小后增 大 ； 随冷 却水 温度 升 高而 略有上 升。 关键 词 ： 力机械 工 程 ；天然 气 ；氢气 ；发 动机 ； 燃极 限 动 稀
张红光（９Ｏ ）男 ， １７ 一 ， 教授 ， 士 生 导 师 。Ｅｍａ ： ｈ ｎｈｎｇａ ｇ ｂｕ．ｄ ．ｎ 博 － ｉ ｚａｇ ｏｇｕｎ＠ ｊｔｅ ｕ ｅ ｌ
第 ７期
天 然 气 混 氢 发 动 机 稀 燃 极 限影 响 因 素试 验 研 究
发动机空燃比控制策略的研究
ｔｅｄ ｆＡ／ ａｉ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｉｓ ｒｎ ｏ Ｆ ｒｔ ｃｎ ｒｌｓｒｔｇｅ ｓ ｏ Ｋｅ ｗ ｒｓ Ｅ ｇｎ ｙ ｏｄ： ｎ ｉｅ Ａ／ ａｉ Ｆ ｒｔ ｏ Ｃ ｎｒｌｓｒｔｇｅ ｏ ｔ ｔａｅ ｉｓ ｏ 油 喷 射 量 控 制 的 难 点 在 于 对 每 循 环 进 入 气 缸 的空
夏渊 刘建 华 张欣 周希德
（ 方 交通 大学 ） 北
ｌ 要 Ｊ 本 文 详 细 论 述 了 基 于 Ｐ Ｄ 十 模 控 制 及 人 上 智 能 控 制 的摩 燃 比 控 制 方 法 ， 析 了 各 种 方 法 的 摘 Ｉ 基 分 优点和局限性， 对空燃比控制策略的发展趋势进行了研究。 并
ｌ ｂ ｔａ Ａ ｓｒ州
Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒ ｅ ｈ ｏ ｔｏ ｔ ｔｇ ｅ ａ ｅ ｎ ＰＩ ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｃ ｉ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｅ ｉ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｄ，ａ ｔｆ ｉｌｉ ｔ ｌ ｇ ｎ ｅ ａ ｄ ｍｏ — ｂ ａ ｓ ｒ ｉ ｃａ ｎ ｅｌ ｅ ｃ ｎ ｄ ｉ ｉ
基 于 经 典 控 制 理 论 的 空燃 比 控制 策 略最 常 用 的
三 效 催 化 技 术 的 采 用减 少 了 废气 排 放 时 的 有 害 物 质 。 是 为 了 使 得 三 效 催 化 剂 有 较 高 的 净 化 效 但 率， 必须 将 发 动 机 的 工 作 范 围 控 制 在 理 论 空 燃 比附 近 ， 约 在 理 论 空 燃 比 ±００ １ 为 了 实 现 空 燃 大 ．５３ １ 比 的 精 确 控 制 ， 然 闭 环 控 制 系 统 是 最 为 有 效 的 显 方 案 ， 且 随着 电 子 技 术 及 微 处 理 技 术 的 发 展 ，为 而 实 现 较 为 复 杂 的 数 字 计 算 创 造 了 条 件 ， 而 使 得 发 从 动 机 空 燃 比控 制 算 法 成 为 目前 国 际 上研 究 的 热 点 。 基本 的 发 动 机 空 燃 比 控 制 框 图 如 图 ｌ所 示 ， 通 过 对 空 气 量 的测 量 和 氧传 感 器 的 反 馈信 号 来 控 制 燃
某天然气发动机活塞燃烧室对比研究
某天然气发动机活塞燃烧室对比研究吴宇波【摘要】针对某型天然气发动机的活塞燃烧室型式展开论述,通过比较缩口型、直口碗型、敞口型三种型式的燃烧室内混合气体的湍动能,分析了各型式燃烧室的优劣.鉴于缩口型燃烧室存在不足,本文通过发动机台架试验,分析了直口碗型燃烧室和敞口型燃烧室对发动机性能的影响.最后,得出了直口碗型燃烧室适合用于天然气发动机的这一结论.【期刊名称】《柴油机设计与制造》【年(卷),期】2017(023)002【总页数】5页(P23-27)【关键词】天然气发动机;活塞;燃烧室;性能【作者】吴宇波【作者单位】上海柴油机股份有限公司,上海200438【正文语种】中文21世纪是能源的世纪，在以煤、石油、天然气为三大支柱的世界能源体系中，天然气以清洁、高效、储存量大、排放佳、使用经济性好等诸多优点赢得了全社会的认可。
作为汽车燃料，天然气与汽油相比，汽车尾气排放CO减少约75%，HC减少约60%，CO2减少25%；而与柴油相比，汽车尾气排放CO减少约50%，HC 和NOx减少达到80%，几乎没有SO2和颗粒排放物。
在环境保护越来越引起全社会高度重视的今天，越来越多的汽车选用了天然气作为发动机燃料。
随着天然气发动机技术的不断发展，越来越多的学者和工程技术人员对天然气发动机的开发与应用开展了各种各样的研究和试验。
燃料在发动机气缸内燃烧，推动活塞做功，从而发动机对外输出功率。
因此，活塞燃烧室的形状在一定程度上影响着燃料在气缸内的燃烧，对发动机的动力性、燃料经济性和排放性能均有较大的影响。
本文针对某型天然气发动机的活塞燃烧室形状，通过比较分析和对比试验，开展燃烧室对比研究。
2.1 天然气与柴油理化性能比较本文涉及的某型天然气发动机，是基于柴油机基础进行的开发、设计。
常温下，天然气为气态，而柴油为液态。
对于大多数天然气发动机，天然气以气态形式与空气混合后，混合燃气通过进气道进入气缸内；而对于柴油机，柴油需要先由高压油泵加压后，通过喷油嘴的喷孔喷出，减压、雾化后进入气缸内与空气混合，雾化程度往往决定了柴油与空气的混合程度。
汽车内燃机最优空燃比实现方法研究
汽车内燃机最优空燃比实现方法研究发布时间：2023-01-04T07:25:50.978Z 来源：《中国科技信息》2023年17期作者：刘泽宇王浩然张新[导读] 我国社会经济的快速发展和人们生活水平的不断改善，带动了汽车产业的繁荣和汽车消费市场的持续膨胀。
刘泽宇王浩然张新山东英才学院山东省济南市 250104摘要：我国社会经济的快速发展和人们生活水平的不断改善，带动了汽车产业的繁荣和汽车消费市场的持续膨胀。
截止2021年底，我国机动车的市场保有量已经突破４亿辆，汽车数量快速增长的最直接负面影响，是导致了城市交通拥堵问题和大气环境污染问题。
为了减少和控制汽车尾气污染物排放对大气的污染，一方面国家从政策调整和宏观调控的角度，大力鼓励新能源汽车的生产、销售、和使用；另一方面对传统燃油汽车发动机的排放标准也提出了更高的要求，例如，从2020年开始我国已经开始在全国范围内分步推进国６Ｂ尾气排放标准，严格控制汽车尾气及碳基颗粒物的排放。
本文主要分析汽车内燃机最优空燃比实现方法研究。
关键词：内燃机；最优空燃比；PSO算法；迭代寻优引言在从传统汽车向新能源汽车的过渡阶段，燃油车的市场地位仍然不能撼动，燃油车在短期内也不可能退出汽车市场。
为了降低燃油车的能源消耗并提高排放标准，只能从内燃机技术优化的视角，做出相对均衡的选择。
例如，通过调整发动机空燃比等技术改进和技术创新手段，提升汽车发动机的工作效率和降低发动的废气及颗粒物排放量，减轻对周围环境所造成的污染。
1、内燃机汽车市场现状与使用内燃机的汽车不同，如今我国新汽车正以新的兴趣和速度推进。
新能源账户的开发是从汽车大国走向汽车大国的必不可少的途径，也是应对气候变化、促进绿色发展的战略措施。
我们新能源汽车的发展已经进入了“市场+政策”的新阶段。
“新能源汽车”运动正在各地展开，消费者对新能源汽车的接受度不断提高，越来越多的人购买新能源汽车。
第一，新能源汽车在遏制和减少污染和能源危机方面更好。
燃气发动机空燃比控制系统研究与开发的开题报告
燃气发动机空燃比控制系统研究与开发的开题报告
标题：燃气发动机空燃比控制系统研究与开发
一、研究背景
随着环保意识的不断提升和严格的政府监管，对燃气发动机的性能和排放要求也越来越高。
在燃气发动机中，空燃比是影响发动机性能和排放的重要因素之一。
因此，研究和开发燃气发动机空燃比控制系统具有重要的现实意义。
二、研究目的
本文旨在研究和开发一种可靠、高效的燃气发动机空燃比控制系统，以实现发动机的高效、稳定运行和低排放。
三、研究内容
1. 燃气发动机空燃比控制技术原理研究
2. 燃气发动机空燃比控制系统设计和开发
3. 空燃比控制系统的模拟与测试
4. 空燃比控制系统的优化和改进
四、研究方法
1. 文献调研法：通过查阅相关文献和研究资料，了解燃气发动机空燃比控制技术的发展历程、原理和应用情况。
2. 实验研究法：运用燃气发动机空燃比控制系统的研究方法，进行系统的设计、开发、测试和优化实验。
3. 数学分析法：采用数学分析方法对空燃比控制系统的控制算法和控制效果进行分析和评估。
五、研究意义
1. 提高燃气发动机的动力性、经济性和环保性。
2. 推动燃气发动机技术的发展和应用。
3. 在工程实践中推广和应用空燃比控制技术。
六、研究进度和安排
1. 文献调研和理论研究（1个月）
2. 空燃比控制系统设计和开发（3个月）
3. 系统测试和优化（2个月）
4. 总结和撰写论文（1个月）
七、预期成果
完善的燃气发动机空燃比控制系统，并进行实验验证，取得相应的控制效果和燃气发动机性能提升，完成硕士学位论文，发表相关论文。
发动机精确空燃比控制方法的研究
发动机精确空燃比控制方法的研究近年来，随着汽车工业的快速发展，发动机燃烧技术也在不断创新和完善。
其中，精确空燃比控制技术成为了燃烧技术领域的热点之一。
本文将从发动机燃烧原理、空燃比控制的重要性、目前的控制方法以及未来的发展方向等几个方面对发动机精确空燃比控制方法进行深入探讨。
一、发动机燃烧原理在深入探讨精确空燃比控制方法之前，我们首先需要了解发动机的燃烧原理。
发动机的燃烧过程是指空气和燃料经过混合后，在高压环境下进行点燃并快速燃烧的过程。
而燃烧的效率和性能又与空燃比密切相关。
空燃比是指发动机燃烧室内的空气和燃料的混合比，对于不同的发动机来说，最佳的空燃比也是不同的。
实现精确空燃比控制对于提高发动机的燃烧效率和降低排放具有重要作用。
二、空燃比控制的重要性精确的空燃比控制对于发动机的燃烧效率和排放都有着重要的影响。
过高或过低的空燃比都会导致燃烧不完全，从而降低发动机的功率输出和提高尾气排放。
通过精确控制空燃比可以实现更为充分的燃烧，提高发动机的功率输出和降低尾气排放，是发动机技术领域的研究重点。
三、目前的控制方法目前，实现精确空燃比控制的方法主要包括氧传感器闭环控制、模型预测控制、混合气分离控制等。
其中，氧传感器闭环控制是最常见的方法之一。
该方法通过检测排气中氧气的含量，反馈到发动机管理系统，从而调整燃料喷射量，实现精确的空燃比控制。
而模型预测控制则是利用发动机的数学模型来预测最佳的空燃比，然后通过调整燃料喷射量进行控制。
混合气分离控制则是将空气和燃料在进气道分开，并在燃烧室内重新混合，以实现更为精确的空燃比控制。
四、未来的发展方向随着汽车工业的不断发展，未来发动机精确空燃比控制技术将会朝着更加智能化、高效化和环保化的方向发展。
利用人工智能技术实现发动机空燃比的自适应控制，将使发动机在不同工况下都能够实现最佳的空燃比，从而实现更为高效的燃烧和更低的排放。
发动机空燃比控制技术也将与新能源技术相结合，推动汽车工业向更加清洁和可持续的方向发展。
燃气“空燃比”及其成分对天然气发电机组的影响与解决方案
燃气“空燃比”及其成分对天然气发电机组的影响与解决方案随着我国电力系统的日益发展，对各项生产所需机械设备性能的研究也越发深入。
大型天然气发电机组燃机是国内电厂维系生产的重要设备，它对启动与运行工况有着较高的要求。
本文就燃气成分对天然气发电机组的影响做以论述，剖析天然气发电机组的正常运行对燃气成分的特殊要求，结合燃机具体的运行状况，探究削弱燃气成分变化对天然气发电机组影响的关键解决策略，以期为实践提供有益的借鉴。
天然气发电机组的正常启动及运行需要具备一定的前提条件，诸如燃气成分、燃气供压、燃气中固体（液体）杂质含量、空气污染物等因素都要符合生产运行要求。
其中，燃气成分的变化影响天然气发电机组性能的变化的程度较为严重，究其原因在于：天然气发电机的“空燃比”随天然气成分的变化而发生了变化，不同燃料成分的体积浓度对发电机组也会产生不同影响。
基于此，欲想要减小燃气成分对天然气发电机性能的影响，则需要严格控制“空燃比”这一变量在一定区间范围内浮动，同时对燃气成分的体积浓度进行实时监测，采取合理的措施削弱燃气成分对天然气发电机组所产生的不利影响，进而维持天然气发电机组的正常运行，以此来促进电厂生产效益的提升。
一、天然气发电机组天然气发电机组是以天然气等高热值气体为燃料的点火式气体机。
天然气是较为环保的一次能源，以天然气为燃料的机械设备符合国家的环保要求。
天然气发电机组的正常运行体系较为繁杂，机组在非增压机型的基础上增加了增压系统和中冷系统，同时，冷却系统采用高低温循环分开的方式，应用了高温循环冷却气缸、机体、气缸盖等高温部件，以及低温循环冷却增压后的燃气、空气以及油冷器。
通过这些部件及燃料所共同构建的体系，即为天然气发电机组，而且，每项因素的变动都会影响机组的运行性能，因此，需要采取一定的措施来维护天然气发电机组的有序运行。
二、燃气成分对天然气发电机组的影响从电厂的实际生产过程中观察到，天然气发电机组是保证产能的关键设备之一。
天然气发动机空燃比控制与试验研究
最小。
由于其控制精度高，工作稳定性好，抗干扰能力强，得到广泛应用。
实现空燃比闭环控制的关键传感器是宽域氧传感器，虽然氧传感器的输出是电流信号，但经过Lambda 以得到过量空气系数相对应的电压。
0.7~8.2V 对应的过量空气系数是0.7~8.2。
空燃比控制流程如图2所示。
在稳定工况下启动闭环控制程序，首先进行ADC 初始化，然后开启ADC 入到单片机内的实际空燃比的值，再与试验设定的目标空燃比进行比较，通过ECU 自动调整燃气蝶阀控制开度，燃气流量阀执行机构ECU转速传感器节气门开度进气压力传感器图1电子控制系统示意图进气温度传感器氧传感器计算与标定试验燃气流量为了精确测量和控制燃气流量，采用蝶阀控制燃气流蝶阀管道及传感器布置见图3。
喷管中的压强沿流向不断减小，流速在收缩管内是不断增加的，但在管出口处未能达到声速，出口为亚音速，口压强等于背压。
根据伯努力方程求出参考截面速度。
式中：△p —压差，Pa ；V —参考截面速度，m/s ；kg/m 3）；密度由状态方程得出。
P 根据质量流量q m =AVρ式中：A —参考截面面积，q m —燃气质量流量；q m =3.2蝶阀流通系数 3.3空气流量空气质量流量Q 空与进气管P 进、T 进关系的推理可根据道尔顿分压定律：多种气体产生的压力等于单一气体同温度下产生的压力总和。
空气：Q 1、P 1、T 进天然气：Q 2、P 2、T 进所以P 进=P 1+P 2（5）=Q 1R 1T/V+Q 2R 2T/V =（Q 1R 1+Q 2R 2）T/V =（17αR 1+R 2）Q 2T/V 式中：α—过量空气系数。
得出空气所占压力：P 1/P 进=17αR 1/（17αR 1+R 2）通过发动机的空气流量：=kg/s式中：V h —发动机排量，（增压机0.9~1.05）；ηs 废气扫尽）；ϕs =ηv ηs —扫气过量空气系数s =0.9，气门重叠角100~140°CA ，ϕ=1.1）；ρ17αR 1+R 21T =其中R 1=0.287，R 2=0.518。
浅析燃气发动机的空燃比控制
浅析燃气发动机的空燃比控制摘要：燃气发动机控制系统属于发动机控制的一个细分领域，这种控制系统和汽油机的控制系统有较多的相似之处，但由于燃料压力、成份和供气时的物理状态不同又使得燃气发动机控制存在较多的独特之处。
特别是燃气发动机的空燃比控制，由于燃料的供应由液态变成了气态，同时压力波动、气源成份变化，都与燃油发动机的控制有比较大的差异。
采用天然气发动机替代原先的燃油发动机，对我国能源结构调整战略是一个重要支撑，同时，燃气汽车作为一种清洁能源汽车，污染物排放可以明显低于燃油汽车，开发性能优异的燃气发动机空燃比控制系统，对燃气汽车推广和节能减排具有重要意义。
关键词：然气；发动机；空燃比发动机研究的目的就是在保证发动机动力性和经济性的同时，尽量降低发动机的有害排放物，以满足日益严格的排放法规的要求。
而发动机的动力性、经济性和排放性能均与其瞬态空燃比密切相关。
对天然气发动机空燃比控制系统的研究与开发，在保证发动机有效动力的同时可进一步提高燃料利用效率和发动机排放水平，具有较大的科研价值和应用价值。
由于天然气发动机具有复杂的非线性和时变性，所以对其空燃比控制系统具有较高的控制要求。
因此，空燃比控制方法的确定和实现发动机的关键技术。
在燃气发动机空燃比控制系统中，数据采集系统是中心环节，也是最基础的部分，其采集量的实时性、精度与准度对发动机的运行及控制起着决定性的作用。
一、天然气发动机分类1、单燃料发动机。
只使用天然气作为燃料，根据天然气的燃料特性对发动机进行重新设计制造，优化发动机结构参数和控制参数，已达到较好的动力性、经济学和排放性能。
2、两用燃料发动机。
使用天然气或汽油作为燃料，应用在点燃式发动机上。
在保留原汽油机的供油系统和点火系统的基础上，新增一套天然气供给系统和油气转换装置。
天然气供给方式分为赶外供气和紅内供气。
3、双燃料发动机。
同时使用天然气和柴油两种燃料，应用在压燃式发动机上。
在原柴油机基础上增加一套天然气供气和气量控制系统，喷油泵控制柴油量。
潍柴天然气发动机结构及工作原理
250
℃
≥4 30～190 14.8：1
80～99 1.3～
7.6 390～
420
天然气的特性
作为车载能源，主要有以下两种贮存形态：
1)CNG:压缩天然气 气瓶内充满气时一般为20Mpa（即200bar)。 存储压力很高。 天然气因生产区域不同，成分可能不同，若 差别较大，需根据CNG气质成分表调整ECU数据。
天然气：90bar 冷却液：4bar
节温器
作用：保持出口燃气在0-40 ℃ 左右， 当燃气出口温度> 60 ℃ 时会导致燃气流 量的减少。 性能：燃气温度超过40℃，30秒钟内关 闭燃气温度低于10℃，30秒钟内开启。 注意事项：节温器的开启与关闭受燃气 温度控制，冷却液进口处有“IN”标记， 出口处有“OUT”标记，不能接反。 工作压力：
燃气：10bar 冷却液：3.5bar
燃气控制系统
燃料计量阀（FMV）
混合器
作用： 根据发动机运行工况，电控单元ECU调整
燃料计量阀喷嘴脉宽占空比，控制燃气喷射量，保 证发动机在设定的空燃比下运行。 结构： 喷嘴：FMV 配置8 /10/12个喷嘴，根据需要配 置不同的机型。分成2 组平行布置，每个喷嘴一个 驱动器，在正常喷射模式下，喷嘴依次轮流喷射， 在某些变工况下，喷嘴同时喷射以加快系统反应速 度。喷嘴工作电压16V-32V，峰值电流是4A，维持 电流是1A；注意喷嘴线束一定要插紧。 燃气压力传感器NGP ：测量 燃气压力，反馈给 ECU 燃气温度传感器NGT ：测量燃气温度，反馈给 ECU。 维护保养：
平衡管接头 减压器出气口 减压器泄压口
减压器出水管 减压器进水管
高压电磁阀
减压器进气口
燃气控制系统
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内燃 机缸 内模 型 的计 算基 于热力 学 第 一定 律 ， 即
—
式中
＝
一 ｃ ＋ ｐ ＋
ｄ ｖ
ｄ Ｆ Ｑ
一
一∑ 丁
一 Ｂ百 Ｂ （ ） 一ｈ ｄ Ｂ １ Ｂｍ
ＢＢ
一缸 内内能的变化 ；
ｄ ｕ
一
例， 可以提高混合 气的等熵指 数 ， 高天然气 发动机 提
选 用 Ｂ Ｏ Ｔ推 荐 的 Ｖ ｂ ＯＳ ｉｅ燃烧 模 型 ， 即
＝
论 空 燃 比和 稀 薄燃 烧 条 件 下 的动 力 性 、 负 荷 及 经 济 热 性 的 变化 ， 为天 然气 发 动 机 稀 薄燃 烧 技 术 的研 究 提 供
了一定 的理 论基 础 。
收稿 日期 ：２ ｏ ０ ９—１ ２—１ ６ 作者 简 介 ：姜 士 阳 （ ９ １一） 男 ， 徽 颖 上 人 ， 教 ，（ —ｍ ｉ） １８ ， 安 助 Ｅ ａｌ
ｙ ａ ｃ ｅ ｇ ｈ ＠ ｙ ｈ ｏ ｃ ｒ． ｎ ｕ ｎ ｈ ｎ ｚ ｉ ａｏ ． ｏ ｃ 。 ｎ
（ ＋１ ｙ ｅ ｍ ＋ ） 吲
（ ｚ ２ ）
式 中 ｄ ＝
Ｏ — ｔ
；
０
；
ｐ 一燃 料 放 出 的 总热 量 ；
２１ ０ ０年 １ ０月
一
农 机 化 研 究
依据 。首 先 ， 立 了 Ｃ Ｇ发 动 机 的计 算 模 型 ； 后 ， 不 同 空燃 比条 件 下 发 动 机 的动 力 性 、 负 荷 和 经 济性 进 行 建 Ｎ 然 对 热 了比较 。研 究 发现 ： 用 稀 燃 方 式会 造 成 发 动 机 动 力性 的损 失 ； 低 其 燃 烧 温 度 ， 燃 现 象严 重 ； 空 燃 比为 １ 采 降 后 在 ９
究 了环境 湿 度 对 稀 燃 天 然 气 发 动 机 稀 燃 和 排 放 的 影
一
ｐ。
一
工 质对 活 塞 所做 的机 械功 ；
燃 料放 出的 热量 ；
∑ ～给缸面热 ； 挚 传 气 壁 的 量
ｄｍ Ｂ Ｂ
一
漏气损失。
响 Ｊ 。在 国内 ， 内蒙古 工 商 局 信 息 中心 的李 莉 等 曾 做
２ｌ ０ ０年 １ ０月
农 机 化 研 究
第 １ ０期
天 然 气 发 动 机 理 论 空 燃 比 与 稀 燃 对 比 研 究
姜 士 阳
（ 江船 艇 学 院 船 艇工 程 系 维 修 训 练 中心 ，江 苏 镇 江 镇 摘 ２２０ ） １ ０ ３
要 ：研究 的 目的是 确定 稀 薄燃 烧 对 缸 内直 喷 Ｃ Ｇ发 动 机性 能 的影 响 ， Ｃ Ｇ发 动 机 采 用稀 燃 方 式 提供 参 考 Ｎ 为 Ｎ
１ 数 学模型选 择与整机模 型 的建立
１ １ 数 学模 型 的选 择 ．
计 算 过程 涉 及 到缸 内模 型 、 烧 模 型 和 传 热 模 型 燃 的选 择 ， 各模 型 的 方程 如 下 。
１ １ １ 缸 内模 型 ． ．
点 。天然气的 主要 成分是 甲烷 ， 具有 高热值 、 高辛烷 值 何排 放 少 等优 点 ， 是一 种 理 想 的 发 动 机 燃 料 。为 提
高天 然气 发 动 机 的性 能 ， 国都 投 入 了大 量 的资 金 进 各 行 研 究 ， 取 得 了 一 定 的 进 展 。其 中 ， 然 气 稀 薄 燃 并 天 烧 技术 被 认 为是 最具 有 前 景 的技 术 之一 。 采用 稀 薄 燃 烧 增 加 了 混 合 气 中 双 原 子 分 子 的 比
第 １ ０期
曲柄 转 角 ；
构建 模 型共 用 了 ７ ４个 元 素 ， 中 ｃ 其 ｌ～Ｃ ４为 ４个 气 缸 ，Ｂ Ｓ １～Ｓ ２为 系 统 边 界 ， Ｂ １～１ ７为 进 气 总 管 及 岐
％一 燃烧 开 始 时刻 ；
△ 一 燃 烧持 续期 ；
ｍ一形 状 系数 ；
管管道 ，８— １ １ ３ 为排气总管及岐管管道 ，Ｌ ～ Ｌ Ｐ １ Ｐ ２为 进气容 器 ，１ ６为节 点 ， １一Ｒ Ｏ为约束 ， Ｐ Ｊ ～Ｊ Ｒ Ｉ Ｍ １～
的循 环 热 效 率 ， 而 提 高 了发 动 机 的经 济 性 ， 一 步 从 进 发 挥气 体 燃 料 低 排 放 的 优 势 。 国 外 对 天 然 气 发 动 机 的稀 薄 燃 烧 技 术 进 行 了 较 为 丰 富 的 研 究 。 Ｐｓｕｔ ａｑａ ｅ Ｃ ｒｏ等人 将 一 台重 型 直 喷柴 油 机 改装 为点 燃 式 天 然 ｏｂ 气 发动 机 ， 对稀 薄 燃 烧 和 理 论 空 燃 比燃 烧 方 案 进 行 并 了对 比研 究 … 。西 南研 究 院 的 Ｊｈ ． ｕ ｅｈ等 人 研 ｏｎＴ Ｋ ｂｓ
了车 用 Ｃ Ｇ发 动机 理 论 空燃 比 与稀燃 的对 比研 究 。 Ｎ
１ １ ２ 燃烧 模 型 ．．
Ｂ Ｏ Ｔ提 供 了 多种 内燃 机 燃 烧 放 热 率 模 型 ， 括 ＯＳ 包
Ｖｉ ｅ， ｕ ｌ ｂ Ｗ ０ ｈ ／Ａｎ ｓｔ Ｖｉｅ Ｔ ｏ ｅ， ｒ — ｂ Ｄｏ ｂ ｅ Ｖｉ ｅ， ｓ ｎｉ ｉｉｓ， ｂ ｗｏ Ｚ ｎ Ｈ
关 键 词 ：Ｃ Ｇ发 动 机 ；稀 燃 ；理 论 空 燃 比 Ｎ
中图分类号 ：Ｔ ４ Ｋ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ １ ０ ９ ０ ８ Ｘ（０ ０）０－ １ ５— ４
Ｏ 引言
随着 石 油资 源 的 日益 短 缺 和 环 境 污 染 的 加 剧 ， 以 天然 气作 为 发 动 机 燃 料 成 为 各 国科 研 机 构 研 究 的热
本 文 将 应 用 Ａ Ｌ—Ｂ Ｏ Ｔ软 件 ， 立 缸 内 直 喷 Ｖ Ｏ Ｓ 建 Ｃ Ｇ发 动 机 的 整 机 模 型 ， 变 发 动 机 的 空 燃 比 ， 对 Ｎ 改 并
相关 计算 结 果进 行 分 析 ， 以此来 研 究 Ｃ Ｇ发 动 机 在 理 Ｎ
ｙｓ， Ｖ Ｃ， 容 ， 压 和 准 维 燃 烧 模 型 等 。本 文 ａｕ Ａ ＬＭＣ 定 定