基于6135Z柴油机的CNG单燃料发动机性能模拟研究

论文摘要

随着汽车工业的飞速发展,环境污染和世界性石油资源短缺日益严重,必将对汽车发动机的传统石油燃料及其燃烧形式提出挑战。天然气由于具有排放污染低、价格便宜、资源丰富等优点,从而成为一种极具发展潜力的代用燃料。目前,国内应用的天然气发动机大多是在原有汽油机和柴油机基础上经简单改装而成的,这种改装后的发动机面临的主要问题是动力性下降。为了研究改装后天然气发动机动力性下降的原因以及如何恢复天然气发动机的动力性,本文以6135Z柴油机为例,对其改装的天然气发动机进行了研究,主要研究工作包括:（1）在GT-POWER软件平台上建立了6135Z柴油机计算模型,并对其性能进行了模拟计算,计算结果与实验结果基本吻合,验证了计算模型的正确性。（2）在已建好的柴油机模型基础上建立6135Z天然气发动机计算模型,分析增压方式对天然气发动机性能的影响。利用所建天然气发动机计算模型模拟其外特性,并与柴油机外特性对比,指出改装后天然气发动机动力性下降原因。（3）为恢复天然气发动机的动力性,提高压气机增压比,对空燃比、压缩比、点火提前角、配气相位等主要影响因素进行优化,分析这些参数对发动机动力性的影响,并提出相关改进意见。计算结果表明,提高压气机增压比后,选择合适的空燃比、压缩比、点火提前角、配气相位,可使改装后的天然气发动机功率可恢复到原机功率的99.4%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 CNG发动机研究现状
• 1.2.1 火花点火发动机
• 1.2.2 柴油引燃式发动机
• 1.3 发动机工作过程模拟现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.4.1 研究对象
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 内燃机工作过程模拟理论基础
• 2.1 缸内系统的计算模型
• 2.1.1 气缸内热力过程的基本方程
• 2.1.2 缸内燃烧过程的数学描述
• x生成模型'>2.1.3 NO_x生成模型
• 2.2 进排气系统计算模型
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 相关方程
• 2.2.3 有限体积法的基本思想
• 2.3 涡轮增压器计算模型
• 2.3.1 涡轮增压器中的能量传递
• 2.3.2 压气机特性参数计算
• 2.3.3 涡轮机特性参数计算
• 第3章 6135Z柴油机工作过程模拟
• 3.1 模型的建立
• 3.1.1 建立模型的步骤
• 3.1.2 工作过程模型的建立
• 3.2 6135Z柴油机计算模型的主要输入参数
• 3.3 6135Z柴油机模型的验证
• 3.3.1 实验数据获取
• 3.3.2 计算模型验证
• 第4章 CNG发动机工作过程模拟
• 4.1 发动机改装
• 4.2 6135Z CNG发动机建模
• 4.3 增压方式的比较
• 4.4 改装后CNG发动机与原机对比
• 4.5 空燃比的优化及压气机增压比的改进
• 4.6 结构参数和运转参数的影响
• 4.6.1 压缩比影响
• 4.6.2 点火提前角影响
• 4.6.3 配气相位影响
• 4.7 优化后CNG发动机与原机及柴油机的性能对比
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文