本文關鍵詞：增壓天然氣發(fā)動機進氣補氣改善動力性的試驗研究

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【摘要】：天然氣作為一種清潔代用燃料,能有效改善發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性能。由于天然氣發(fā)動機充氣效率較低,同時渦輪增壓器存在“遲滯”效應,導致增壓天然氣發(fā)動機存在低速扭矩不足和瞬態(tài)響應滯后等問題。為解決上述難題,本文對一臺采用預混合供氣系統(tǒng)的增壓天然氣發(fā)動機進行了進氣補氣試驗研究。首先確定了在燃氣混合器上游、中冷器后、進氣總管入口和渦輪機入口四種補氣方案,并根據(jù)不同補氣方案開展了發(fā)動機臺架試驗。以燃氣混合器上游補氣為例,重點分析了進氣補氣對發(fā)動機進排氣性能和動力性能的影響,同時研究了補氣壓力和轉(zhuǎn)速變化對補氣效果以及增壓器喘振的影響。根據(jù)發(fā)動機臺架試驗結(jié)果,對比研究了四種補氣方案對發(fā)動機進氣性能、動力性和缸內(nèi)燃燒過程的影響。針對進氣總管入口和燃氣混合器上游補氣導致混合氣變化,對燃燒過程、發(fā)動機性能的影響進行了深入分析。結(jié)果表明:燃氣混合器上游補氣能迅速提高發(fā)動機的進氣量和扭矩;轉(zhuǎn)速不變時,扭矩增幅隨著補氣壓力的增大而增大,但是過大的補氣壓力會引起壓氣機喘振。除進氣總管入口補氣方案外,其他三種方案都能使發(fā)動機低速扭矩得到明顯改善;進氣總管入口補氣導致發(fā)動機扭矩下降的主要原因是補氣對混合氣進行了稀釋,使過量空氣系數(shù)增大,導致燃燒持續(xù)期延長,50%燃燒點位置遠離上止點,指示熱效率下降;燃氣混合器上游補氣過程,部分瞬態(tài)工況點混合氣加濃,獲得了較好的指示熱效率和平均有效壓力。最后選取了燃氣混合器上游補氣方案應用于整車上,對發(fā)動機臺架試驗結(jié)果進行了實車道路工況的驗證。試驗結(jié)果表明:補氣后整車動力性明顯提高,增壓器的“遲滯效應”得到改善;補氣能使整車爬坡過程中油門急劇變化的次數(shù)減少,提升整車爬坡速度;補氣還能改善整車爬坡性能,使整車以高檔位爬坡,有助于改善整車爬坡經(jīng)濟性。通過本文的研究,揭示了各種補氣方案對增壓天然氣發(fā)動機動力性和瞬態(tài)響應性的改善潛力,研究得出不同補氣參數(shù)對天然氣發(fā)動機工作性能的影響,為改善增壓天然氣發(fā)動機低速扭矩不足和瞬態(tài)響應性提供了一種有效途徑。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK437

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