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第42卷第3期内燃机与动力装置Vol.42No.3

2025年5月INTERNALCOMBUSTIONENGINEPOWERPLANTMay2025

D01:10.19471/j.cnki.1673-6397.2025.03.005

柴油引燃天然气发动机诱导火焰射流燃烧模式分析

沈照杰,赵华²,王彦岩,纪兆圻,马琮,康玉霞

1．哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院，山东威海264209；

2.布鲁奈尔大学先进动力与燃油研究中心，英国伦敦UB83PH;3.广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537005

摘要：为提高天然气燃烧速率，突破天然气发动机在低负荷工况下碳氢排放高、燃烧效率低，以及高负荷工况下

爆震倾向显著等技术瓶颈，系统研究柴油引燃天然气发动机的引燃优化与火焰传播增强技术进展。厘清缸内

预混天然气燃烧加速机制的关键科学问题，重点解析引燃柴油喷射调控、缸内火焰传播强化和诱导火焰射流三

种燃烧组织模式。分析表明：提高引燃效率、加快火焰传播速度、维持火焰传播稳定及缩短火焰传播距离是解

决天然气燃烧速率低的主要技术思路；诱导火焰射流燃烧方式结合柴油多点引燃和预燃室火焰射流，通过节流

环设计使引燃火焰向余隙区高速射流，可以缩小缸内各区域燃烧始点、持续期及火焰传播距离差异，加快天然

气火焰传播速度，是实现缸内天然气快速燃烧的潜在技术路径；节流环结构还有很大优化空间，应开展相关基

础研究以推进该技术的发展和应用。

关键词：柴油-天然气双燃料发动机；燃烧优化；余隙燃烧；诱导火焰射流燃烧

中图分类号：TK401文献标志码：A文章编号：1673-6397(2025)03-0035-08

引用格式：沈照杰，赵华，王彦岩，等.柴油引燃天然气发动机诱导火焰射流燃烧模式分析[J].内燃机与动力装

置,2025,42(3):35-42.

SHENZhaojie,ZHAOHua,WANGYanyan,etal.Analysisofinducedflamejetcombustionmodeofdiesel

igniteddiesel-naturalgasdualfuelengine[J].InternalCombustionEnginePowerplant,2025,42

(3):35-42.

0引言

为应对气候变化并推动全球能源治理，我国着力推进能源绿色低碳转型，国家发改委、国家能源局在

《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中提出，在交通运输领域推行氢能、天然气等

清洁能源交通工具[1-2],发展天然气能源交通工具是我国推进能源绿色低碳转型战略的重要举措。

天然气的主要成分是甲烷，并含有少量乙烷、丙烷及其他低碳烷烃，相同热值下，天然气燃烧的碳排

放比柴油减少25%，如果将柴油发动机全部切换为天然气，预计我国每年可减少碳排放9000万t[3]，天

然气发动机在船舶动力、发电机组、汽车动力领域具有显著的应用潜力与发展前景。天然气中氢的占比

和储采比均高于汽油、柴油，输运、存储及使用技术均已成熟；此外，天然气可通过生物质制取[4]，是碳中

和战略背景下可持续生产利用的一种绿色低碳燃料。因此，推广天然气能源交通工具是我国能源绿色低

碳转型可行的低成本技术路线。

天然气燃烧速度比汽油、柴油慢，动力性较差、甲烷排放较高[5]，天然气在发动机上的利用效能函需

进一步提高。国内外学者提出并优化了天然气稀燃[6-7]、预燃室点火[8]、双火花塞[]、柴油引燃[10]、直喷

分层燃烧［】、缸内热化学燃料改质[12]、天然气掺氢［13]、废气再循环[14-15]等技术改善天然气燃烧性能。

收稿日期：2025-02-12

基金项目：国家自然科学基金项目52402107)

第一作者简介：沈照杰（1985一），女，山东五莲人，工学博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为碳中和内燃动力技术，

E-mail;shenzj@hitwh.edu.cn。

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