Влияние стратегий впрыска на низкооборотные судовые двигатели, работающие на двухкомпонентном топливе: природном газе с непосредственным впрыском под высоким давлением и дизельном топливе
Effects of injection strategies on low‐speed marine engines using the dual fuel of high‐pressure direct‐injection natural gas and diesel
2019-08-12
SCID: 54.1/ukn3a5zp
Discuss with AI
HPDI-двигатели на природном газедвухтопливное сгораниевыбросымомент впрыскасудовые двигатели
Figures from the paper
Abstract (AI)
Двигатели, работающие на природном газе с воспламенением от запальной порции топлива и непосредственным впрыском под высоким давлением (HPDI), привлекли значительное внимание после появления этой концепции, поскольку позволяют сохранять высокие эксплуатационные характеристики и обеспечивать более чистое сгорание по сравнению с традиционными дизельными двигателями. Эта перспективная концепция применяется не только в автомобильных, но и в крупнотоннажных судовых двигателях. В настоящем исследовании влияние стратегий впрыска двухкомпонентного топлива на характеристики сгорания и выбросы изучали с использованием программного кода вычислительной гидродинамики (CFD) CONVERGE, сопряжённого с сокращённым механизмом реакций н-гептана и метана. Результаты показали, что влияние абсолютного момента впрыска (AIT) на характеристики сгорания и выбросы аналогично влиянию, наблюдаемому в традиционных дизельных двигателях. При изменении AIT от опережения на 4°CA до запаздывания на 4°CA пиковые значения давления и температуры в цилиндре постепенно снижаются. Однако при запаздывании AIT также наблюдается традиционный компромисс между выбросами NOx и выбросами сажи/CO/HC/ISFC. Напротив, относительный момент впрыска (RIT) оказывает более сложное влияние на характеристики сгорания и выбросов. Распределение температуры в цилиндре и стратификация концентраций изменяются по мере первоначального взаимодействия газовой струи с пламенем запальной порции топлива. Влияние момента впрыска газа на характеристики сгорания и удельный индикаторный расход топлива также аналогично влиянию AIT, тогда как выбросы существенно различаются. Момент впрыска запальной порции топлива оказывает минимальное влияние на основной процесс сгорания. Более высокие характеристики могут быть достигнуты при частично предварительно перемешанном сгорании с несколько запаздывающим впрыском по сравнению с исходным базовым вариантом (ORG).
Key Findings
1
С помощью CFD-моделирования в CONVERGE и сокращённого механизма н-гептана/метана исследовано влияние стратегий впрыска на работу морских HPDI-двигателей на природном газе и дизельном топливе.
2
Опережение абсолютного момента впрыска на 4°CA повышает пиковые давление и температуру в цилиндре, тогда как запаздывание на 4°CA постепенно снижает их.
3
Относительный момент впрыска существенно изменяет распределение температуры и стратификацию концентраций из-за взаимодействия газовой струи с пилотным пламенем, вызывая более сложные эффекты на сгорание.
4
Запаздывание абсолютного момента впрыска вызывает традиционный компромисс: снижение выбросов NOx сопровождается ростом выбросов сажи, CO, HC и удельного расхода топлива.
5
Немного запаздывающий впрыск газа обеспечивает частично предварительно перемешанное сгорание с более высокой общей эффективностью по сравнению с исходным базовым режимом, тогда как момент пилотного впрыска слабо влияет на основное сгорание.
Research Object
низкооборотные судовые двигатели, работающие на двухкомпонентном топливе — природном газе и дизельном топливе с непосредственным впрыском природного газа под высоким давлением
Research Subject
влияние стратегий абсолютного, относительного и пилотного момента впрыска на характеристики сгорания, выбросы и удельный индикаторный расход топлива
Publication Details
Publication Date
2019-08-12
Journal
Publisher
ISSN
Open access PDF
Access Type
Author Information
Download PDF
Subscribe to digest