性能改进的液化天然气(LNG)发动机进气空气供给外文翻译资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

性能改进的液化天然气(LNG)发动机进气空气供给

Qijun Tang , Jianqin Fu , Jingping Liu , Feng Zhou , Zhipeng Yuan , Zhengxin Xu

先进设计和制造车体重点实验室，湖南大学，410082，中国

先进动力系统技术研究中心，湖南大学，410082，中国

重点

提出了液化天然气和发动机进气空气供给的方法和调查。

发动机转矩可以明显改善低速通过摄入空气供给。液化天然气发动机的加速时间由进气空气供给减少了14.7 -30%。

进气压力的响应时间可以被摄入空气供给下降了23.6 -67.7%。

文章信息

文章历史:

2016年1月22日收到

2016年5月5日修订

2016年5月5日接受

2016年5月6日在线可用

关键词:

液化天然气发动机

空气进入供应

台架试验

道路试验

瞬态性能

摘要:

提高天然气车辆加速和爬坡性能、进气空气供给的方法提出了液化天然气发动机,然后调查。一组摄入空气供给装置设计和耦合到一个液化天然气引擎。然后,进入的空气供应液化天然气发动机的台架试验是在瞬态和稳态条件下进行的,进入的空气液化天然气发动机的性能与原来的发动机相比。结果表明,发动机扭矩可以提高明显在低速,而气体消耗率(SGC)与进入的空气供应几乎不变。在1000 r / min,扭矩可以增加了31%,而SGC却降低了1.64%。根据测试结果,提供的最佳注射压力空气在不同速度决定。最后,进入的空气供应的技术测试也是在道路条件下进行的。与原自然天然气车辆相比,加速时间是通过进气空气供给下降了14.7 -30%,和更高的齿轮传动比有助于更好的加速性能。与此同时,进气压力的响应时间可以下降了23.6 -67.7%。

2016爱思唯尔有限公司保留所有权利

1. 介绍

天然气(NG)是一种天然碳氢化合物气体主要由甲烷(CH4)[1],和一般各种大量的其他更高的烷烃[2]。作为一种汽车替代燃料,NG有很多优势,如更高的辛烷值,更好的燃烧效率,吸引人的成本,较低的温室气体排放(3 - 6)。NG的证明和潜在储量更丰富的比其他传统燃料[7]。为了节能减排,寻找一个替代燃料已成为紧急的事(8 - 10)。由于更好的燃烧和排放性能,NG被广泛用作清洁汽车替代燃料。我国目前主要有两种类型的应用程序NG作为替代燃料的方法,一个是压缩天然气(CNG),另一个是液化天然气(LNG)(11、12)。在一般情况下,液化天然气作为替代燃料的汽车是一个更好的方式在节能、环境保护和经济表现而CNG(13、14)。先前的研究表明,液化天然气是最可行的选择为远程使用液化状态相比,天然气由于其系统的经济潜力[15],[16] 方面和技术性能[17]。根据现有的研究[21],NG也显著优于柴油对PM排放,以及高辛烷值的汽油燃料,因为,这使得NG是适合更高压缩比的发动机来实现更高的热效率(22 - 24)。此外,最终客户,成本的基础上,中国元(人民币)/英国热量单位(BTU),大约是比汽油和柴油低20 - 30%.因此,液化天然气提供了一个更安全、更经济替代燃料运输和也增加其存储能力[25]。液化天然气的广泛应用在汽车发动机,它吸引了越来越多的关注来自科学家和工程师,和大量的研究表现,燃烧和排放特征进行了[3、4、21、26]。[16]研究了液化天然气的生命周期温室气体作为重型汽车燃料,并确定液化天然气的使用使温室气体排放减少10%与柴油相比之下。恩斯等。[27]描述各种液化天然气汽车燃料系统设计策略,包括关键的权衡,影响车站需求和发展状态。

命名

sigma;_IMEP 归一化均方根误差(—)

COV_IMEP 变异系数(%)

IMEP 平均IMEP(bar)

m_sup 提供空气质量流率(g / s)

M_cyl 空气在汽缸的质量流量(g / s)

M_com 空气压缩机之前的质量流量(g / s)

N 循环次数（—）

缩写词

IMEP 表明平均有效压力

BMEP 制动平均有效压力

COV 变异系数

AFR 空气燃料比

SGC SGC气体消耗率

CNY 中国人民币元

BTU 英国热量单位

ECU 电子控制单元

TDC 上死点

然而,液化天然气发动机大多是修改从汽油发动机或柴油发动机,和很少来自一张干净的设计原因有很多。因此,仍有许多障碍在商业液化天然气发动机,尤其是穷人低速扭矩[28]和不良反应表现在加速过程中。液化天然气发动机表现不佳的一个关键点是容积效率低的气化液化天然气进气系统。此外,坏增加压力在低速度和加速度的涡轮增压过程也是影响因素。[29]首次提出进气空气供给的方法改善涡轮增压柴油机的瞬态性能,已经引起了极大关注在这个领域的科学家和工程师(30 -)。之后,崔李[30]研究空气注入的影响压缩机出口涡轮增压柴油机的性能;李崔[31]调查空气喷射的影响在涡轮增压柴油机的瞬变响应特征。 (33、34)研究了在不同的负荷条件下空气喷射在自然吸入缸内直喷柴油机使用多维模型。数值结果表明,可以减少烟尘和氮氧化物的排放量和性能参数是通过应用改善空气注入。这些研究结果表明,进气空气供给明显影响涡轮增压柴油引擎敏锐起来,可以有效改善发动机的性能尤其是瞬态响应。

尽管有很多相关研究对涡轮增压柴油机进气空气供给,先前的研究仍然不足。例如，没有道路试验汽车/发动机进气空气供给,因此摄入空气供给的实际效果在涡轮增压柴油机(或车辆)仍然是未知的。此外,进气空气供给的研究只侧重于涡轮增压柴油发动机,和几乎没有研究对液化天然气发动机。结果,通过摄入空气供给,改善液化天然气发动机的性能最优注入预压液化天然气发动机在不同的操作条件下,空气喷射的影响参数对液化天然气发动机工作过程和实际摄入量的影响空气供应液化天然气车辆道路条件等等，还不清晰。因此,进一步的研究是相当必要的解决这些科学技术难题和扩展液化天然气发动机的研究领域。基于上述考虑,进气空气供给的方法介绍液化天然气引擎提高低速转矩和瞬态性能的研究。解决以上这些提及的问题,摄入的台架试验和道路试验车辆空气供应液化天然气发动机进行了,和摄入量的影响空气供应液化天然气发动机的性能和车辆性能进行了比较和分析。通过论文的研究,通过进气空气供应液化天然气发动机的性能改进,摄入的影响空气供应液化天然气发动机工作过程以及车辆性能。此外,液化天然气发动机和车辆最佳进气空气供给战略。所有这些不仅充分改善液化天然气发动机的性能,也大大延长了在液化天然气发动机进气空气供给的研究领域。

1. 进入的空气供应液化天然气发动机的台架测试

2.1空气供给系统的介绍

为了提高车辆加速和攀爬由于一组摄入空气供给装置然后耦合的液化天然气发动机进气系统设计,和相应的简图见图1。如这个图的虚线框所示,进入的空气供给系统包括几个关键组件,包括高压空气罐,一个压力调节阀,一个电磁阀,一个空气喷射器,等。高压空气罐和空气喷射器由空气通道,连接和空气喷射器安装在空气压缩机之间的液化天然气发动机进气系统和气体混合器。压力调节阀和电磁阀控制的一种特殊的ECU(电子控制单元)。通过这种方式,空气供应液化天然气发动机进气系统可以准确地控制电磁阀和压力调节器。或者说电磁阀用于调节空气提供的注射时间和持续时间,而压力调节器是用来调整提供的注射压力空气,以便输出压力能满足测试的要求。

2.2液化天然气发动机的台架测试

六缸涡轮增压,火花点燃液化天然气重型卡车发动机作为在这项研究中,研究对象和目标液化天然气发动机的主要参数在表1中列出。为了揭示液化天然气发动机的性能的改进潜力通过摄入空气供给,目标液化天然气发动机进行台架测试首先。通过这种方式,它可以为比较研究提供基本数据。图1还描述了简要示意图和液化天然气发动机台架测试和传感器布局。因此,主要测试仪器和设备的规格表2中列出。

根据测试规范和标准大气环境保护的条件下,稳态和瞬态电测功器进行了测试。重要的是要注意,稳态测立测试集中在液化天然气主要操作参数对发动机性能的影响,如扭矩、天然气消费、进气压力和温度,燃烧参数,相对的误判率。和上面提到的各种发动机参数测试。在稳态测试过程中,发动机转速区间设置为200 r / min和速度范围是从600 r / min - 2200 r / min,和加载时间间隔设置为0.5栏或1栏根据制动器平均有效压力(BMEP)。即当BMEP低于3栏,加载时间间隔设置为0.5酒吧;否则,它是1条。液化天然气发动机扭矩之间的关系,在稳态操作条件下进气压力显示在图2(一个)。如图所示,发动机扭矩几乎与摄入量压力线性增加,特别是在低负荷下操作为对象。按照图2(a),它可以得出的结论是,坏的转矩引起的液化天然气发动机进气压力低,或者说,低摄入气团困在缸,这是进气空气供给的原因是预期改善液化天然气发动机低速扭矩的方法。同时,SGC的测试结果的液化天然气发动机在稳态操作条件下显示在图2(b)。一个人可以看到,SGC显著减少时进气压力低于0.75巴。但是,当进气压力高于1.0巴,SGC几乎保持不变。出于这个原因,来促进进气压力的空气供给可以获得良好的燃油经济性在低负载运行条件。测试结果的原始液化天然气发动机将与液化天然气发动机进气空气供应在下一节。

1. 测力测试液化天然气发动机进气空气供应的结果

3.1瞬态分析测试结果

根据原来的液化天然气发动机的测试结果,可以发现,液化天然气发动机低速扭矩差和满载,自增强压力在这些操作条件下无法达到期望的水平。基于这一考虑,在液化天然气发动机进气空气供给的考验在低速和满载操作条件下进行。在瞬态测试过程中,高压空气注入摄入制度时,液化天然气发动机操作参数达到稳定状态,同时瞬态参数,包括动态的缸内压力立即记录。图3(a)——(d)显示了液化天然气发动机的性能参数在1000 r / min在全负荷下,和空气注入压力分别设置为2.0巴,2.5巴、3.0巴和3.5巴。首先,发动机扭矩和空气注入压力之间的关系是讨论。可以看到从图3(a)、液化天然气发动机的负载转矩上升明显地与空气注入压力相关。然而,当空气注入压力增加到3.5巴,发动机扭矩增加空气喷射的开头,然后它开始在空气供给过程中波动。此外,发动机扭矩将减少到原始值如果停止供气。图3(b)-(d)可以用来进一步解释液化天然气发动机扭矩的变化规律。如图3所示(b),液化天然气发动机的进气预压力增加与空气喷射压力明显。但是当空气注入压力增加到3.5巴,发动机进气管进气压力大幅波动。这是因为空气压缩机遭受激增时空气压力超出了上限价值,这是一个关键,选择最佳的空气注入压力。图3(c)演示了燃料质量流率之间的关系,空气注入压力瞬态过程。一个人可以看到,燃料质量流率的变化趋势是相似的,进气压力(见图3(b))。它表明,燃料质量流率与摄入压力,和较高的空气喷射压力导致更大的燃料质量流率。从这种观点的角度,我们可以推断出摄入空气供给可能会提高液化天然气发动机的动力性能因为进入的空气和燃料质量流率增加。同时,也担心燃烧过程参数,从转换获得通过燃烧分析仪测量动缸内压力。在这项研究中,燃烧持续时间10 - 90%是燃烧过程作为研究对象。可以看到从图3(d),10 - 90%燃烧与空气注入压力增加,持续时间和空气喷射压力越高,时间越长10 - 90%燃烧持续时间。这一现象的原因来自两个方面。一方面,进气空气供给导致液化天然气发动机误判率的增加,可以观察到从图4(d)。因此,缸内混合气体的燃烧速度的影响是由于精益燃烧[35]。另一方面,注入空气的温度很低,因为它经历一系列的下行压力过程之前注入。结果,混合气体温度也降低了点火之前。根据参考[36],燃烧缸内混合气体的速度很大程度上要归功于最初燃烧温度有关。因此,减少初始燃烧温度的增加10 - 90%的另一个原因燃烧持续时间。也可以发现10 - 90% 燃烧时间波动严重空气注入压力增加到3.5巴,这带来了一个负面影响缸内高温作业转换过程。当空气喷射系统的电磁阀是关闭的,10 - 90%燃烧持续时间将恢复到原来的水平。

显然,不同的发动机转速对应不同最佳空气注入压力。在下一节中,液化天然气发动机的稳态性能与不同的空气注入压力将在不同的引擎速度进行分析,以确定最优的策略为液化天然气引擎进气空气供给。

3.2稳态分析测试结果

测力测试过程稳态下的进气空气供应液化天然气发动机是一样的原始发动机测试(没有摄入空气供给)。测试引擎速度始于600 r / min的间隔200 r / min,和空气注入压力从1.5到4.0(酒吧酒吧。在测试过程中,相关的发动机性能参数记录10 s后引擎达到稳态操作过程，然后通过控制台记录的平均数据。同时,每个操作条件下,连续100次的缸内压力测量燃烧分析仪,以分析缸内燃烧过程的变化。

图4(a)-(d)的稳态测试结果显示液化天然气发动机的性能与不同的空气注入压力分别在600

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[140569]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word