增压天然气发动机进气补气改善动力性的试验研究

发布时间：2017-11-20 11:06

  本文关键词：增压天然气发动机进气补气改善动力性的试验研究

  更多相关文章： 天然气发动机 补气 台架和整车试验 动力性 瞬态响应 过量空气系数

【摘要】：天然气作为一种清洁代用燃料,能有效改善发动机的经济性和排放性能。由于天然气发动机充气效率较低,同时涡轮增压器存在“迟滞”效应,导致增压天然气发动机存在低速扭矩不足和瞬态响应滞后等问题。为解决上述难题,本文对一台采用预混合供气系统的增压天然气发动机进行了进气补气试验研究。首先确定了在燃气混合器上游、中冷器后、进气总管入口和涡轮机入口四种补气方案,并根据不同补气方案开展了发动机台架试验。以燃气混合器上游补气为例,重点分析了进气补气对发动机进排气性能和动力性能的影响,同时研究了补气压力和转速变化对补气效果以及增压器喘振的影响。根据发动机台架试验结果,对比研究了四种补气方案对发动机进气性能、动力性和缸内燃烧过程的影响。针对进气总管入口和燃气混合器上游补气导致混合气变化,对燃烧过程、发动机性能的影响进行了深入分析。结果表明:燃气混合器上游补气能迅速提高发动机的进气量和扭矩;转速不变时,扭矩增幅随着补气压力的增大而增大,但是过大的补气压力会引起压气机喘振。除进气总管入口补气方案外,其他三种方案都能使发动机低速扭矩得到明显改善;进气总管入口补气导致发动机扭矩下降的主要原因是补气对混合气进行了稀释,使过量空气系数增大,导致燃烧持续期延长,50%燃烧点位置远离上止点,指示热效率下降;燃气混合器上游补气过程,部分瞬态工况点混合气加浓,获得了较好的指示热效率和平均有效压力。最后选取了燃气混合器上游补气方案应用于整车上,对发动机台架试验结果进行了实车道路工况的验证。试验结果表明:补气后整车动力性明显提高,增压器的“迟滞效应”得到改善;补气能使整车爬坡过程中油门急剧变化的次数减少,提升整车爬坡速度;补气还能改善整车爬坡性能,使整车以高档位爬坡,有助于改善整车爬坡经济性。通过本文的研究,揭示了各种补气方案对增压天然气发动机动力性和瞬态响应性的改善潜力,研究得出不同补气参数对天然气发动机工作性能的影响,为改善增压天然气发动机低速扭矩不足和瞬态响应性提供了一种有效途径。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK437

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