煤層氣在汽油機(jī)中的燃燒特性仿真研究.pdf

1、煤層氣俗稱瓦斯，主要成分是甲烷，是一種生成、儲(chǔ)存于煤層并吸附于煤顆粒表面的氣體，在開采煤炭時(shí)，瓦斯是煤礦安全第一殺手，煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅之一。煤層氣儲(chǔ)量豐富，中國(guó)埋深2000m以淺煤層氣儲(chǔ)量達(dá)36.81萬(wàn)億m3。煤層氣和天然氣的組份類似，所以廣泛的用作油氣兩用汽車的燃料。
　　 本文依托山西省交通廳科技項(xiàng)目《煤層氣代替汽(柴)油在道路交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用研究》的成果：煤層氣的全組份分析。利用GT-Power仿真軟

2、件建立了一個(gè)油氣兩用發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型。在該軟件中新增了煤層氣燃料庫(kù)，根據(jù)煤層氣特殊的理化性質(zhì)，建立了燃用煤層氣的發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析平臺(tái)。利用該平臺(tái)較為系統(tǒng)的研究了包括燃用不同燃料以及不同壓縮比和空燃比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：山西煤層氣的主要成分為甲烷，體積含量在98.98％～99.51％，重?zé)N含量很少，煤層氣的馬達(dá)法辛烷值約為137，理論空燃比約為17.1:1，煤層氣的低熱值基本上是47 MJ/kg

3、，單位容積混合氣熱值為2.6MJ/m3，比汽油低16％，導(dǎo)致動(dòng)力性有所下降：在不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和噴射系統(tǒng)做改進(jìn)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用煤層氣與燃用汽油時(shí)相比缸內(nèi)最高壓力降低8.18％，最高壓升率降低18.75％，平均功率下降24.75％，平均扭矩下降24.41％，平均油耗上升12.86％。但是作為燃料，煤層氣比天然氣優(yōu)秀。
　　 當(dāng)壓縮比增大到13且空燃比增大到16.5時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)性能綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，即：和不改變參數(shù)時(shí)燃用煤層氣相比，

4、缸內(nèi)最高壓力上升45.66％，缸內(nèi)最高壓升率上升53.85％，缸內(nèi)最高溫度上升9.82％，平均功率提升19.21％，平均扭矩提升17.37％，平均油耗降低35.58％。和使用汽油相比：缸內(nèi)最高壓力上升22.74％，缸內(nèi)最高壓升率上升25.00％，缸內(nèi)最高溫度下降0.34％，平均功率下降10.29％，平均扭矩下降11.28％，平均油耗降低27.29％。油氣當(dāng)量比為1.31。
　　 可以說(shuō)，適當(dāng)?shù)脑黾訅嚎s比和空燃比可以有效的回復(fù)發(fā)動(dòng)