HPDI双燃料船机喷射时刻对压力振荡的影响

作者：周磊^*; 刘宗宽; 江枭枭; 卫海桥

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2021, 54(07): 728-737.

• 低速机
• 天然气
• 柴油
• 喷射时刻
• 压力振荡

针对天然气高压喷射(high pressure directinjection,HPDI)模式双燃料船用低速机缸内的压力振荡现象,基于计算流体动力学软件CONVERGE耦合化学反应动力学机理,采用三维数值模拟方法,研究天然气及引燃柴油喷射时刻对缸内压力振荡和燃烧粗暴的影响.结果表明:天然气喷射提前或引燃油喷射推迟均会增大天然气预混燃烧比例,燃烧剧烈程度增加,导致燃烧粗暴恶化,缸内压力峰值升高,压力升高率增大,但后者会推迟天然气被引燃的时刻,造成燃烧相位推迟.天然气喷射时刻提前至-4°CAATDC时,缸内出现压力振荡.对于天然气燃烧粗暴且出现压力振荡的工况,提前喷射引燃油,两种燃料可能会同时发生燃烧粗暴,造成燃烧进一步恶化.天然气压燃有利于缓解引燃导致的燃烧初期较强的压力振荡,然而随着燃烧进程的发展,会造成更加剧烈的燃烧粗暴,但可通过引入引燃油缓解此现象.实际应用中,可以考虑在引燃天然气之前实现部分压燃以降低整体压力振荡强度.分析甲烷氧化反应路径中关键中间产物发现,HCO(醛基)可用于表征双燃料发动机燃烧粗暴及压力振荡的剧烈程度及持续期长短;CH3(甲基)可作为燃烧粗暴及压力振荡的指示物质,其短时大量积累预示着燃烧粗暴的发生;同时,CH3可以作为甲烷开始从低温反应过渡到高温反应的表征物质.

• 单位
  内燃机燃烧学国家重点实验室; 天津大学