大功率氣體機(jī)性能仿真及優(yōu)化研究.pdf

1、天然氣的諸多優(yōu)勢(shì)以及石油資源的枯竭使得天然氣的應(yīng)用越來越廣泛,氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)份額也在逐步增大。能源危機(jī)及日益嚴(yán)格的排放法規(guī)促使天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)朝著更高BMEP、更高熱效率、更低排放的方向前進(jìn)。
　　本文的研究對(duì)象為某廠的190系列大功率氣體機(jī)。研究目的是提升氣體機(jī)的功率、熱效率,降低排溫,改善各缸均勻性及排放性能。研究方式為仿真模擬。
　　建立了16V190、20V190發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程計(jì)算模型,并通過對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證

2、16V190模型的精度。對(duì)兩種機(jī)型的MPC排氣管系進(jìn)行優(yōu)化分析,發(fā)現(xiàn)采用大管徑的排氣管時(shí)能夠明顯改善各缸均勻性,但對(duì)于原機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性影響不大。對(duì)于16V190,提出三種雙入口渦輪方案對(duì)比分析,對(duì)較優(yōu)的一種方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析表明采用雙入口渦輪排氣系統(tǒng)可以降低渦前排溫,改善各缸的充氣效率及殘余廢氣率。
　　進(jìn)行了兩種機(jī)型米勒循環(huán)的研究,增大原機(jī)的幾何壓縮比,通過早關(guān)或晚關(guān)進(jìn)氣閥降低有效壓縮比,以此來提升功率、熱效率

3、,降低排氣溫度及NOx排放量。為彌補(bǔ)進(jìn)氣閥早關(guān)或晚關(guān)造成的充氣效率下降,需要配備更高壓比的增壓器以保證進(jìn)氣量。通過對(duì)兩種機(jī)型建立多點(diǎn)噴射仿真模型,計(jì)算了不同氣門重疊角對(duì)整機(jī)性能的影響,包括對(duì)所需要的進(jìn)氣壓力、功率、渦前排溫、NOx排放的影響。
　　對(duì)16V190進(jìn)行了單韋伯燃燒模型的仿真計(jì)算,分析稀燃后整機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、渦前排溫的變化。之后建立雙區(qū)燃燒模型,并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核,分析稀燃后燃燒的惡化情況以及進(jìn)行增大湍流程度、增