【摘要】：目前氣體機的燃氣多點噴射系統(tǒng)大多是時間控制模式,即不論負荷變化,噴射壓力保持不變,利用燃氣噴射時間的長短來調(diào)整燃氣噴射量。在這種模式下,小負荷工況時,所需燃氣量少,噴射時間就比較短,甚至只有不到20℃A,由于只在噴射持續(xù)期內(nèi),燃氣和空氣可以在進氣道內(nèi)邊混合邊通過進氣門流入氣缸,而在其他時間進入氣缸的只有純空氣,所以小負荷時混合均勻性比較差。為了改善小負荷工況下燃氣與空氣的混合均勻性,本文提出了基于壓力-時間控制模式的多點燃氣噴射系統(tǒng),圍繞燃氣噴射壓力和噴射時間共同控制燃氣噴射量的思路,以勝動集團某12V190天然氣發(fā)動機為研究對象,使用發(fā)動機專業(yè)分析軟件CONVERGE進行進氣壓縮過程的仿真模擬,研究噴射閥延伸彎管出口位置、噴射起始時刻和噴射結(jié)束時刻對燃氣噴射和混合的影響,并對噴射閥噴射策略進行初始優(yōu)化。本文設定4個不同的彎管出口位置,研究其在大小兩種不同負荷工況下對燃氣噴射和混合產(chǎn)生的影響。模擬結(jié)果顯示:同樣的噴射起始時刻,小負荷工況時,彎管出口位置離進氣門越遠,越容易逆流擴散至進氣管;大負荷工況時,彎管出口位置離進氣門越近,越容易出現(xiàn)利用燃氣進行掃氣的狀況。在保證燃氣不會逆流至進氣管及避免利用燃氣掃氣的情況下,選定彎管出口在中間位置3。在選定的彎管出口位置3的基礎上,研究不同噴射起始時刻和結(jié)束時刻分別對燃氣噴射和混合過程的影響。結(jié)果表明:噴射起始時刻越靠后,燃氣逆流擴散的時間越短,為了避免燃氣逆流至進氣管,噴射起始時刻不得早于360℃A;噴射結(jié)束時刻越晚,越容易導致進氣不完全現(xiàn)象,為了避免進氣道殘留可燃混合氣,噴射結(jié)束時刻不得晚于465℃A。選定小負荷工況下的最早噴射起始時刻及最晚結(jié)束時刻,以此確定最長噴射時長。在接下來的噴射策略研究部分,均是在此區(qū)間內(nèi)進行噴射過程。噴射策略方面先研究了噴射壓力波動對燃氣和空氣混合的影響。在發(fā)動機功率不變,即噴射量不變時,固定噴射時長,研究不同噴射壓力波動對混合過程的影響,分析發(fā)現(xiàn):雖然進氣過程初始和結(jié)束階段在進氣門出口處燃氣和空氣的混合過程存在一定趨勢的差異,但在燃氣進入氣缸之后,受缸內(nèi)湍流的強擾動,最終氣缸內(nèi)混合均勻性并沒有很明顯的區(qū)別。雙噴射閥噴射策略,依據(jù)進氣道空氣流量來改變?nèi)細鈬娚淞?將大量燃氣集中在空氣流量比較大的區(qū)間內(nèi)噴射入進氣道,可以減小進氣道內(nèi)甲烷質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的不均勻性,并且充分利用進氣道湍流擾動的能量,更有助于促進燃氣和空氣的劇烈混合。
【圖文】：

ＢｔｌｉｆｌＭｆｆｔＡ邋ＣＡ邐曲軸Ｈｆｆｌ／’邋ＣＡ逡逑圖１－１邋８００ｋＷ、１３００ｒ／ｍｉｎ邋（平均噴射脈寬８．邋１１ｍｓ燃氣壓力５．邋ｌｂａｒ）時循環(huán)示功圖和典型示功圖逡逑邐■邐１Ｗ邋：逡逑１４０逡逑１３０邋－邐１００逡逑１２０邐９Ｃ逡逑１１０逡逑１００邐扣逡逑９０邐，邐７０邋；逡逑Ｉ邋？邐：；邐Ｉ邋Ｋ逡逑＇＇邋６０邋■邋４邐．邐．邋？邐．邋ＳＣ邋．逡逑ＳＯ邐！邋１邐４Ｃ逡逑４０邋？逡逑Ｋ＞邐＊逡逑２０邋？邋？邋ｘ逡逑１０邐？邐ｔｒ逡逑０邋邐邐邐邐邐邐邐，邐邐—邐ｊ．邐邐邐逡逑３６０．０００｝邋Ｓ６０．０＜４０）邐－）６０．０｜Ｓ０）邋－３６０．０（６０）邐－３６０．０｛７０）邐－３６０邋（Ｘ８０）邋－３６０．０（９０１邐Ｃ逡逑？１６０邐＊７７０邋－ＩＳＯ邋－９０邐０邐９０邐１８０邐２７0邐１６０逡逑ｍｍｗ邋ｃａ邐ｃａ逡逑圖１－２延長噴射持續(xù)期后８００ｋＷ、１３００ｒ／ｍｉｎ邋（平均噴射脈寬１３．邋５３ｍｓ燃氣壓力３．邋６ｂａｒ）工況下逡逑循環(huán)示功圖和典型示功圖逡逑圖丨－１和圖１－２為文獻［３１］中配圖，噴射壓力由５．】ｂａｒ降至３．６ｂａｒ，而噴射持續(xù)期由逡逑８．ｌｌｒｎｓ延長至１３．５３ｍｓ。由圖可以看出降低噴射壓力且延長噴射時長后，各循環(huán)缸內(nèi)最逡逑高壓力變化比較均勻，缸內(nèi)壓力曲線也變得相對較平滑，這表明氣缸內(nèi)的燃燒過程得到逡逑了改善。逡逑紀少波等人通過仿真模擬及實驗測定的方法，研究了大功率氣體機在采用進氣門前逡逑多點順序噴射方式時，不同噴射持續(xù)期對缸內(nèi)混合氣形成及循環(huán)變動產(chǎn)生的影響規(guī)律Ｎ１。逡逑仿真結(jié)果表明

邋１５ｍｓ逡逑圖１－３進氣結(jié)束時刻，不同噴射持續(xù)期下缸內(nèi)混合情況逡逑圖１－３為文獻［３２］中配圖，５８５°ＣＡ時不同噴射持續(xù)期所對應的缸內(nèi)混合情況，可以逡逑看出隨著噴射持續(xù)期的延長，氣缸內(nèi)燃氣和空氣的混合越來越均勻。逡逑１．３．２壓力控制式多點噴射系統(tǒng)的提出逡逑何東郡等人針對現(xiàn)有的時間控制式燃氣多點噴射系統(tǒng)在小負荷時噴射時長短導致逡逑的混合不均勻現(xiàn)象，提出了基于壓力控制模式的多點噴射系統(tǒng)［２１３３］。文中詳細介紹了目逡逑前氣體機的時間控制式燃氣多點噴射系統(tǒng)的噴射規(guī)律，并提出利用壓力控制燃氣噴射量逡逑的概念［３４］。圖１－４和圖１－５為多點噴射系統(tǒng)兩種控制模式的示意圖。尤其是在中小負荷逡逑時，，通過燃氣共軌管前的調(diào)壓閥調(diào)整噴射壓力，使中小負荷時噴射壓力相對下降，噴射逡逑持續(xù)期相對延長，以促進燃氣和空氣的混合過程。逡逑￡邐邐邋ｓｒ邐邐邐邐逡逑ｒ邐／ＣＡ逡逑／邋咖麗邋＼邐Ｉ邋ｍ－ｍｔｍ邐＼逡逑／邐／邋窗｝雪邐＼逡逑￣邋１－邋？氣T嘞ＷＷＭ邋邋＊邋ｈ邋ｗ二免逡逑１１－Ｖ邋？邋ｗｉ逡逑Ｈ邋－邐：邋ｌ？邋＊逡逑圖１－４基于時間控制模式燃氣噴
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK433

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4 夏淵,張欣,李國岫,姜久春,周希德;順序多點噴射單一燃料天然氣發(fā)動機臺架試驗系統(tǒng)的研制[J];儀器儀表學報;2003年03期

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本文編號：2612026