天然气发动机爆震特性研究
发布时间：2021-09-04 13:49
随着传统石油资源的短缺和排放标准的升级,天然气作为可替代燃料具有较好的经济性和排放性,使得天然气发动机广泛应用于客车、重卡等领域,但爆震已经成为制约点燃式天然气发动机提升动力性和经济性的重要因素之一。因此,研究发动机不同工作参数和天然气中其它组分对天然气发动机爆震的影响,便于深入理解爆震趋势和爆震成因,对探索爆震控制策略具有重要指导意义。本课题针对点燃式天然气发动机,构建了满足爆震预测的天然气简化机理,分别建立了三维进气流动仿真模型和基于G方程耦合天然气简化机理的三维燃烧仿真模型,验证了简化机理对滞燃期的预测精度以及三维燃烧模型对正常燃烧和爆震燃烧的预测精度,三维燃烧仿真模型可靠性得到保证。利用建立的三维燃烧模型研究分析了当量比、进气温度和燃料中乙烷体积分数对包含爆震燃烧阶段的整个燃烧过程和爆震特性的影响规律,研究过程中控制进入气缸燃料总热值不变。当量比对爆震特性的影响主要通过两种途径。其一,当量比增大,缸内火焰向四周传播的速度加快,燃烧放热越快,第一个放热峰值越高,爆震前未燃混合气的温度越高,加快了甲烷低温氧化速率,缩短了滞燃期;其二,当量比越大,末端未燃混合气中甲烷浓度越高,滞燃期...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１我国近六年原油进口量??我国己经连续八年成为全球机动车产销第一大国，机动车污染物排放是造成??
等［７］在火花塞上安装８个光纤传感器，分别检测所在方位区域的火焰辐射强度，??爆震燃烧产生的压力波会导致火焰强度剧烈增加，不同光学传感器检测到火焰强??度剧烈变化存在时间差，由此判定爆震发生的大致位置，实验如图１－２所示。??／?费??光纤可视化火花塞?，??卜丨卜?｜?电压信号…；；；「－ｍｕ＂．＂，．Ｉ?Ａ??ｍ?Ｐ?ｉ４°Ｌ?卜?Ｐ?＿＿ｆＸＺ????ｔＴ?光学接收器?压力波传播??［ｆ?！?ｊ??Ｊｊ??；?ｊｒ，?Ｊ１?？?ｉ??：ｐ＝．．．?￣ｒ?数据采集系统??．ｇ￣＇??ｕ?—?角标信号????ｉ?？＇?、?＊?－?＊??图１－２可视化光纤爆震检测技术??Ｏｈａｒａ等［８］透过缸盖上可视化石英窗口获取火焰光谱，利用分色仪检测由正??常燃烧向爆震燃烧变化过程中的中间产物，研究了燃烧中间产物ＯＨ、ＣＨ２０、ＨＣＯ??与爆震燃烧之间的关系。Ｍｅｒｏｌａ等＠通过化学发光法获取了点燃式发动机爆震时??３??
??角内的缸压信号，所以被称为“人７２０”，如图１－４中水平绿色箭头所示。具体计算公??式如下：??Ｎｓａｍｐ??ＫＩ２０?＝?ｙ?（Ｐ（ｉ）?－?Ｐｍｅａｎｙ?（１－５）??Ｎｓ?ａｍｐ??式中，Ｐｍｅａｎ为零级高通滤波平均压力，乂ａｍｐ为从第一个压力脉动开始２〇°??曲柄转角内的压力采集点个数。??￣１?？?Ｉ?Ｉ?？?１?１?Ｉ?１?Ｉ?１?１?１?Ｉ?１?１?１?！?１?Ｉ?＇?３３??６５－?＾?ｒ?—?．．．．．??－??５?ＩＩ?—■?Ｃｙｌｉｎｄｅｒ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?￣?３０??６〇?＿?匕?ＭｉＡ?——－?Ｈｉｇｈ?Ｐａｓｓ?Ｆｉｌｔｅｒｅｄ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?｜??Ａ?：：：??：：ｌ?／?＼??２５－?ｙ?■?Ｋｕｏ?：９１??２０－?■＊?ＶＩ?Ｓ．ＰｆＪｉ）ｌ！Ｎ?＊?｜??：：＾Ｓ５ｊ｜｜ｉｗＷＡ＾ｗｖ＿：ｊ??（ＫＯ）?（ＫＯｈ－２０）?＿＿６?ｇ??Ｑ?Ｉ?，?Ｉ?■?Ｉ?．?ｆ?．?Ｉ?■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?｛?．?Ｉ?■?ｔ?．?Ｉ?．?１??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５?６０??Ｃｒａｎｋ?Ａｎｇｉｅ?Ｄｅｇｒｅｅ?［ａＴＯＣｉｇｎ］??图１－４缸压曲线（上面黑线）和滤波震荡压力曲线（下面红线）??１．３课题主要研究内容??天然气火焰传播速度慢，不合理的发动机运行参数有可能导致点燃式天然气??发动机的爆震。天然气的主要成分包括甲烷和乙烷，不同地域的天然气在成分构??成上存在明显的差别
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]对《加快推进天然气利用的意见》的解读与思考[J]. 陈进殿,赵延芳,沈鑫,王军. 天然气工业. 2017(07)
[3]国家发改委加强配气价格监管[J]. 天然气技术与经济. 2017(03)
[4]基于GT-Power的天然气发动机爆震分析与研究[J]. 马镇镇,刘瑞祥,刘永启,郑斌. 车用发动机. 2016(05)
[5]改进型离子电流检测系统在汽油机爆震检测中的应用研究[J]. 李超,陆海峰,张光攀,胡宗杰,李理光. 汽车工程. 2016(10)
[6]基于振动的汽油机爆震始点识别与强度评价研究[J]. 韩璞,毕凤荣,张剑. 内燃机工程. 2016(05)
[7]中国大气田的地质和地球化学若干特征[J]. 戴金星,于聪,黄士鹏,龚德瑜,吴伟,房忱琛,刘丹. 石油勘探与开发. 2014(01)
[8]火花点火发动机爆震燃烧的实验研究[J]. 傅茂林,李建权,王良煜,刘文胜. 内燃机学报. 1996(04)
博士论文
[1]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
[2]二冲程煤油发动机爆震燃烧数值模拟与试验研究[D]. 盛敬.南京航空航天大学 2014
本文编号：3383381
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１我国近六年原油进口量??我国己经连续八年成为全球机动车产销第一大国，机动车污染物排放是造成??
等［７］在火花塞上安装８个光纤传感器，分别检测所在方位区域的火焰辐射强度，??爆震燃烧产生的压力波会导致火焰强度剧烈增加，不同光学传感器检测到火焰强??度剧烈变化存在时间差，由此判定爆震发生的大致位置，实验如图１－２所示。??／?费??光纤可视化火花塞?，??卜丨卜?｜?电压信号…；；；「－ｍｕ＂．＂，．Ｉ?Ａ??ｍ?Ｐ?ｉ４°Ｌ?卜?Ｐ?＿＿ｆＸＺ????ｔＴ?光学接收器?压力波传播??［ｆ?！?ｊ??Ｊｊ??；?ｊｒ，?Ｊ１?？?ｉ??：ｐ＝．．．?￣ｒ?数据采集系统??．ｇ￣＇??ｕ?—?角标信号????ｉ?？＇?、?＊?－?＊??图１－２可视化光纤爆震检测技术??Ｏｈａｒａ等［８］透过缸盖上可视化石英窗口获取火焰光谱，利用分色仪检测由正??常燃烧向爆震燃烧变化过程中的中间产物，研究了燃烧中间产物ＯＨ、ＣＨ２０、ＨＣＯ??与爆震燃烧之间的关系。Ｍｅｒｏｌａ等＠通过化学发光法获取了点燃式发动机爆震时??３??
??角内的缸压信号，所以被称为“人７２０”，如图１－４中水平绿色箭头所示。具体计算公??式如下：??Ｎｓａｍｐ??ＫＩ２０?＝?ｙ?（Ｐ（ｉ）?－?Ｐｍｅａｎｙ?（１－５）??Ｎｓ?ａｍｐ??式中，Ｐｍｅａｎ为零级高通滤波平均压力，乂ａｍｐ为从第一个压力脉动开始２〇°??曲柄转角内的压力采集点个数。??￣１?？?Ｉ?Ｉ?？?１?１?Ｉ?１?Ｉ?１?１?１?Ｉ?１?１?１?！?１?Ｉ?＇?３３??６５－?＾?ｒ?—?．．．．．??－??５?ＩＩ?—■?Ｃｙｌｉｎｄｅｒ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?￣?３０??６〇?＿?匕?ＭｉＡ?——－?Ｈｉｇｈ?Ｐａｓｓ?Ｆｉｌｔｅｒｅｄ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?｜??Ａ?：：：??：：ｌ?／?＼??２５－?ｙ?■?Ｋｕｏ?：９１??２０－?■＊?ＶＩ?Ｓ．ＰｆＪｉ）ｌ！Ｎ?＊?｜??：：＾Ｓ５ｊ｜｜ｉｗＷＡ＾ｗｖ＿：ｊ??（ＫＯ）?（ＫＯｈ－２０）?＿＿６?ｇ??Ｑ?Ｉ?，?Ｉ?■?Ｉ?．?ｆ?．?Ｉ?■?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?｛?．?Ｉ?■?ｔ?．?Ｉ?．?１??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５?６０??Ｃｒａｎｋ?Ａｎｇｉｅ?Ｄｅｇｒｅｅ?［ａＴＯＣｉｇｎ］??图１－４缸压曲线（上面黑线）和滤波震荡压力曲线（下面红线）??１．３课题主要研究内容??天然气火焰传播速度慢，不合理的发动机运行参数有可能导致点燃式天然气??发动机的爆震。天然气的主要成分包括甲烷和乙烷，不同地域的天然气在成分构??成上存在明显的差别
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]对《加快推进天然气利用的意见》的解读与思考[J]. 陈进殿,赵延芳,沈鑫,王军. 天然气工业. 2017(07)
[3]国家发改委加强配气价格监管[J]. 天然气技术与经济. 2017(03)
[4]基于GT-Power的天然气发动机爆震分析与研究[J]. 马镇镇,刘瑞祥,刘永启,郑斌. 车用发动机. 2016(05)
[5]改进型离子电流检测系统在汽油机爆震检测中的应用研究[J]. 李超,陆海峰,张光攀,胡宗杰,李理光. 汽车工程. 2016(10)
[6]基于振动的汽油机爆震始点识别与强度评价研究[J]. 韩璞,毕凤荣,张剑. 内燃机工程. 2016(05)
[7]中国大气田的地质和地球化学若干特征[J]. 戴金星,于聪,黄士鹏,龚德瑜,吴伟,房忱琛,刘丹. 石油勘探与开发. 2014(01)
[8]火花点火发动机爆震燃烧的实验研究[J]. 傅茂林,李建权,王良煜,刘文胜. 内燃机学报. 1996(04)
博士论文
[1]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
[2]二冲程煤油发动机爆震燃烧数值模拟与试验研究[D]. 盛敬.南京航空航天大学 2014
本文编号：3383381
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3383381.html
