直噴式天然氣發(fā)動機性能模擬研究與優(yōu)化.pdf

1、2013年初以來的全國大范圍的霧霾天氣把汽車尾氣排放問題推向了風口浪尖，從日趨嚴格的排放法規(guī)可以看出，目前內燃機開發(fā)設計的目標不僅僅看重動力是否強勁，清潔的燃料與低有害物質的排放越來越成為設計者與使用者關心的問題。天然氣因其具資源豐富、價格低廉與排放污染低等優(yōu)勢成為內燃機的理想替代燃料。市面上可在原柴油機或汽油機的基礎上進行相應改裝，讓汽車能更方便與廣泛地使用天然氣。本文以某發(fā)動機廠生產的4102柴油機為例，對改裝而成的天然氣發(fā)動機進行

2、模擬研究，主要研究工作有:
　　(1)基于GT-Power建立4102柴油機的整機模型，利用某發(fā)動機廠提供的臺架實驗數(shù)據(jù)來驗證模型的正確性，待模型正確性驗證后將其改裝成直噴式天然氣發(fā)動機。
　　(2)對影響天然氣發(fā)動機燃燒與排放的諸多因素，如火花塞間隙，點火提前角，噴氣提前角，空燃比等的影響進行模擬計算，分析各參數(shù)在不同負荷下對發(fā)動機缸內燃燒壓力和溫度、放熱率、已燃天然氣比率、有效扭矩、燃氣消耗率與有害排放量的影響，為參數(shù)的

3、優(yōu)化提供依據(jù)。
　　(3)基于實驗設計(DOE)優(yōu)化方法對目標參數(shù)進行合理設計，利用統(tǒng)計學的方法對模擬出的大量數(shù)據(jù)進行方差分析與回歸分析，得出擬合曲線。再用數(shù)學方法對擬合方程進行優(yōu)化，并經驗證后得出滿足預期目標的參數(shù)優(yōu)化組合。
　　研究結果表明:
　　以4102柴油機為基礎改裝的直噴式天然氣發(fā)動機經優(yōu)化后動力性可完全恢復，不同工況下，燃氣消耗率比原柴油機稍高，排放比原柴油機低。同轉速下，最佳點火提前角隨負荷的減小而增大