直噴式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能模擬研究與優(yōu)化.pdf

1、2013年初以來(lái)的全國(guó)大范圍的霧霾天氣把汽車(chē)尾氣排放問(wèn)題推向了風(fēng)口浪尖，從日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)可以看出，目前內(nèi)燃機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的目標(biāo)不僅僅看重動(dòng)力是否強(qiáng)勁，清潔的燃料與低有害物質(zhì)的排放越來(lái)越成為設(shè)計(jì)者與使用者關(guān)心的問(wèn)題。天然氣因其具資源豐富、價(jià)格低廉與排放污染低等優(yōu)勢(shì)成為內(nèi)燃機(jī)的理想替代燃料。市面上可在原柴油機(jī)或汽油機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)改裝，讓汽車(chē)能更方便與廣泛地使用天然氣。本文以某發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的4102柴油機(jī)為例，對(duì)改裝而成的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行

2、模擬研究，主要研究工作有:
　　(1)基于GT-Power建立4102柴油機(jī)的整機(jī)模型，利用某發(fā)動(dòng)機(jī)廠提供的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證模型的正確性，待模型正確性驗(yàn)證后將其改裝成直噴式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　(2)對(duì)影響天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放的諸多因素，如火花塞間隙，點(diǎn)火提前角，噴氣提前角，空燃比等的影響進(jìn)行模擬計(jì)算，分析各參數(shù)在不同負(fù)荷下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒壓力和溫度、放熱率、已燃天然氣比率、有效扭矩、燃?xì)庀穆逝c有害排放量的影響，為參數(shù)的

3、優(yōu)化提供依據(jù)。
　　(3)基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)優(yōu)化方法對(duì)目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)模擬出的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與回歸分析，得出擬合曲線。再用數(shù)學(xué)方法對(duì)擬合方程進(jìn)行優(yōu)化，并經(jīng)驗(yàn)證后得出滿(mǎn)足預(yù)期目標(biāo)的參數(shù)優(yōu)化組合。
　　研究結(jié)果表明:
　　以4102柴油機(jī)為基礎(chǔ)改裝的直噴式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)優(yōu)化后動(dòng)力性可完全恢復(fù)，不同工況下，燃?xì)庀穆时仍裼蜋C(jī)稍高，排放比原柴油機(jī)低。同轉(zhuǎn)速下，最佳點(diǎn)火提前角隨負(fù)荷的減小而增大