点燃式天然气发动机燃烧室结构优化的仿真与试验研究

中国机械工程 ›› 2013, Vol. 24 ›› Issue (21): 2841-2846.

点燃式天然气发动机燃烧室结构优化的仿真与试验研究

杨立平1;马修真1;靖海国1;李君2

1.哈尔滨工程大学,哈尔滨,150001
2.吉林大学,吉林,130025

出版日期:2013-11-10 发布日期:2013-11-15
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51306041）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（GK2030260115,GK2030260110）；黑龙江省自然科学基金资助项目(QC2013C057)
National Natural Science Foundation of China（No.51306041）;

Fundamental Research Funds for the Central Universities(No.GK2030260115,GK2030260110);
Heilongjiang Provincial Natural Science Foundation of China（No. QC2013C057）

Simulation and Experimental Study on Optimization of Combustion Chamber Structure in Natural Gas Engine

Yang Liping1;Ma Xiuzhen1;Jing Haiguo1;Li Jun2

1.Harbin Engineering University,Harbin,150001
2.Jilin University,Changchun,130025

Online:2013-11-10 Published:2013-11-15
Supported by:

National Natural Science Foundation of China（No.51306041）;

Fundamental Research Funds for the Central Universities(No.GK2030260115,GK2030260110);
Heilongjiang Provincial Natural Science Foundation of China（No. QC2013C057）

摘要/Abstract

摘要：

利用三维数值仿真的方法，对带有浴盆形燃烧室的天然气发动机缸内流动和燃烧特性进行分析，提出了两种燃烧室结构优化设计方案，试验对比了采用原燃烧室和挤气喷射燃烧室时的发动机性能。结果表明:在不改变压缩比情况下，通过改变活塞头部凸起形状和位置，能够实现浴盆形燃烧室内的挤流与滚流有效耦合;控制点火时刻的火花塞附近气体流速,能提高缸内平均湍动能,加大快速燃烧期内火焰前封面的面积，改善燃烧质量。发动机采用优化的2号挤气喷射燃烧室，能够明显加快发动机燃烧进程，提高发动机的动力性和经济性，发动机功率从75kW提高到78.7kW,最低比气耗降低4.4%,HC和CO排放略有降低。

关键词: 天然气发动机, 燃烧室, 优化, 仿真

Abstract:

In-cylinder flow and combustion characteristics of natural gas engine with bathtub combustion chamber were analyzed,two optimization schemes were proposed and performance of engine was studied when original combustion chamber and squish-injection combustion chamber were adopted.The results show that changing shape of piston head can achieve coupling between swirl and squish flow for constant compression ratio,control gas velocity near spark plug,increase mean turbulent kinetic energy,extend area of flame front and then improve combustion quality.Test was carried out at conditions of wide-open throttle and different speed to determine the effect of piston geometry on the performance and emissions.It shows that 2# chamber can accelerate speed of combustion greatly and improve power performance and fuel economy of engine.Power increases from 75kW to 78.7kW,fuel consumption decreases by 4.4%,HC and CO emissions decrease slightly.

Key words: natural gas engine, combustion chamber, optimization, simulation

中图分类号:

TK464

杨立平1;马修真1;靖海国1;李君2. 点燃式天然气发动机燃烧室结构优化的仿真与试验研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(21): 2841-2846.

[1]	王立存, 陈进, 张贤明, 陈国强. 基于泛函的制冷涡旋压缩机变壁厚涡旋型线理论及形状优化 [J]. J4, 201016, 21(16): 1898-1901.
[2]	李明磊, 贾育秦, 张学良, 刘丽琴, 杜娟, 温淑花, 兰国生. 基于多目标差异演化算法的并联机构结构优化 [J]. J4, 201016, 21(16): 1915-1920.
[3]	吴怀超, 吴白羽, 张秀华. 石蜡感温阀传热性能的数字仿真研究 [J]. J4, 201016, 21(16): 1921-1926.
[4]	鲁开讲, 师俊平, 张锋涛. 平面三自由度并联机构动力学优化设计 [J]. J4, 201016, 21(16): 1926-1931.
[5]	梁淑宝, 张培林, 曹建军, 任国全. 基于蚁群优化的提升小波包渐变式阈值降噪方法 [J]. J4, 201016, 21(16): 1964-1969.
[6]	张西宁, 赵明, 温广瑞. 一种轴系全息动平衡配重的多目标优化方法 [J]. J4, 201016, 21(16): 1974-1977.
[7]	李西兴, 杨道明, 李鑫, 吴锐, . 基于混合遗传鲸鱼优化算法的柔性作业车间自动导引车融合调度方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(08): 938-950，986.
[8]	刘峰, 赵彦凯, 姚竞争, 王贺. 基于主体参数化分析的潜水器多学科优化[J]. 中国机械工程, 2021, 32(08): 997-1007.
[9]	翁剑, 庄可佳, 浦栋麟, 丁汉, . 基于机器学习和多目标算法的钛合金插铣优化[J]. 中国机械工程, 2021, 32(07): 771-777.
[10]	倪恒欣, 阎春平, 陈建霖, 侯跃辉, 陈亮. 高速干切滚齿工艺参数的多目标优化与决策方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(07): 832-838.
[11]	蒲思培. 基于钛酸锂电池的短编组有轨电车车载储能方案仿真分析[J]. 中国机械工程, 2021, 32(07): 875-881.
[12]	许鹏, 曾泓茗, 朱晨露, 王平, 耿明, 许勇. [车辆工程与测控]基于增强磁场涡流的高速轨道缺陷检测方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(04): 454-459,466.
[13]	张静, 程肥肥, 宋宝林, 刘志刚, 张卫华. [设计与优化]基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化[J]. 中国机械工程, 2021, 32(04): 490-498.
[14]	刘涛1,2;韩炎1,2;孙仁福1,2;赵丁选1,2. 数字型液压变压器动态特性研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(03): 284-289.
[15]	俞轲鑫1；尚群立1；吴欣2. 节流孔板空化特性分析[J]. 中国机械工程, 2021, 32(03): 290-296.