大缸徑雙火花塞生物質氣發(fā)動機燃燒特性仿真研究.pdf

1、面對我國快速發(fā)展下對能源需求量不斷增加，以及國內日益嚴重的環(huán)境污染，尋求清潔可替代能源迫在眉睫。生物質氣是可再生清潔燃料，來源廣，主要成分為CO，H2，CO2，CH4，N2等，燃燒產生的污染物少。以生物質氣作為發(fā)電機組發(fā)動機的替代燃料，一方面緩解能源危機，提高傳統(tǒng)能源的利用率;另一方面，可以代替國內大量的煤炭發(fā)電，減少環(huán)境污染。但由于生物質氣本身組分比例不穩(wěn)定，熱值低以及大缸徑發(fā)動機轉速低，缸徑大，燃燒速度慢等問題，在使用傳統(tǒng)單火花塞點

2、火時，會導致發(fā)動機點火困難，易失火，發(fā)動機缸內燃燒速度慢，效率下降等問題。
　　本文采用雙火花塞點火的方式對發(fā)動機性能進行優(yōu)化仿真研究，研究工況為額定工況，轉速1000r/min，全負荷，過量空氣系數ψa=1.2:
　　(1)為了研究雙火花塞同時點火對生物質氣發(fā)動機整機性能以及缸內燃燒的影響，對原機單火花塞點火的點火提前角進行優(yōu)化，并計算雙火花塞同時點火時發(fā)動機的MBT點。
　　原機單火花塞點火的MBT點為22℃A B

3、TDC，指示功率為338.23 kW;雙火花塞點火的MBT點為16℃A BTDC，指示功率為356.40kW，比單火花塞點火提高了5.4％。雙火花塞同時點火相當于增加點火能量，減小了發(fā)動機失火的概率，增加了火焰?zhèn)鞑ッ娣e，提高了發(fā)動機的燃燒放熱速率。當兩種點火方案以相同的點火提前角進行點火的情況下，雙火花塞同時點火發(fā)動機的燃燒速率快，發(fā)動機的最大燃燒速率增大且提前，發(fā)動機的燃燒持續(xù)期短，等容度高，效率高;雙火花塞同時點火的缸內溫度高于單火

4、花塞點火，其NOx的生成量也比單火花塞點火高。不同點火方式對缸內平均湍動能的影響趨勢相同，在壓縮上止點附近雙火花塞同時點火的平均湍動能略高于單火花塞點火，但對整體影響不大。
　　(2)為研究雙火花塞異步點火對發(fā)動機性能的影響，本文從火花塞點火順序，不同點火間隔以及相同點火間隔三個方面進行了仿真分析。
　　雙火花塞異步點火時，由于發(fā)動機缸內湍動能分布不均，兩個火花塞點火順序不同對發(fā)動機的性能有一定影響。研究表明，點火順序對發(fā)動

5、機的整機性能影響不大;當周圍湍動能比較大的火花塞先點火時，發(fā)動機缸內的燃燒速度略快于周圍湍動能較小的火花塞先點火。
　　雙火花塞異步點火時，隨著點火間隔的增加，發(fā)動機的指示熱效率呈現先增加后減小的趨勢，當點火間隔為2℃A時指示熱效率達到最大。在兩個火花塞均為有效點火的范圍內，隨著點火間隔的增加，發(fā)動機的燃燒速率逐漸降低，燃燒持續(xù)期逐漸變長，發(fā)動機缸內平均溫度降低，NOx的生成量增加，發(fā)動機各方面性能的差異逐漸減小。當點火間隔過大，

6、單側火花塞出現無效點火，相當于將原機火花塞偏置，發(fā)動機的有用功大量減少，效率下降。
　　雙火花塞異步點火時，相同點火間隔對發(fā)動機性能的影響。隨著點火提前角的減小，發(fā)動機的最大缸壓后移，發(fā)動機的指示功率先增加后降低，當兩個火花塞的點火提前角分別為16℃A BTDC、18℃A BTDC時達到最大，為356.11kW;發(fā)動機的燃燒速率隨著點火提前角的減小而降低，燃燒持續(xù)期增長，缸內平均溫度降低，NOx的生成量也減少。
　　由于雙火