点燃式重型天然气发动机燃烧技术的发展及其应用

摘要：

稀燃与当量燃烧是点燃式重型天然气发动机的两种主要燃烧方式.其中,稀燃技术凭借高效清洁燃烧的优势长期占据主导地位,然而随着欧Ⅵ法规的逐渐推行,稀燃发动机必须加装选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)装置才能满足氮氧化物的排放要求.相比之下,当量燃烧结合三效催化器可实现超低排放量并明显降低后处理成本,正受到越来越多的关注.为此,阐述了上述两种燃烧方式各自的优势及面临的问题,进而提出了相应的优化技术措施.结论认为:①稀燃发动机可通过拓展稀燃极限,在不加装NOx后处理装置的情况下满足欧Ⅴ排放法规要求,同时实现较高的热效率,但要进一步满足欧Ⅵ法规则必须加装SCR;②相比燃烧室及进气道结构的优化,采用局部分层或预燃室结构更有利于拓展稀燃极限并实现稳定燃烧,在相同Nq排放量水平下可以明显改善热效率,但过稀混合气区域的增加将导致未燃碳氢的排放量明显上升;③采用稀燃方式结合SCR满足欧Ⅵ排放法规时,还可采用少量废气再循环稀释进一步抑制原始NOx排放量,以获得更好的燃烧相位;④针对当量燃烧结合少量废气再循环的方式,采用米勒循环可有效提高热效率,但是,随着气门关闭时刻推迟或提前,即使有效压缩比保持不变或有所增加,燃烧速率仍降低,若气门关闭时刻推迟或提前较少,有效压缩比将提高,会导致传热损失及大负荷爆震倾向明显增加.

关键词：点燃式天然气发动机、稀燃、当量燃烧、热效率、排放法规、SCR、三效催化器、优化措施

所属期刊栏目：37

分类号：U46;TK4

资助基金：国家自然科学基金项目“基于混合气分层与燃料化学活性控制的内燃机燃烧理论研究”51320105008

在线出版日期：2017-11-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：79-86