大缸径天然气发动机性能模拟

论文摘要

在现代社会,随着国民经济的不断发展,国家对能源结构做出调整,对燃气发电机组的需求与日剧增,特别是对于大缸径的燃气机,拥有绝对的市场,在石油供需矛盾的今天,寻求清洁能源成为了发展的重要因素,天然气发动机不仅能节约石油资源,降低燃料费而且作为“一种清洁能源”可以降低环境污染,再有我国排放法规也日益完善,这些都促成了天然气发动机向着更好的方向发展,目前国内外大缸径燃气机基本上由柴油机改装而来,对于这种改装后的发动机,存在主要的问题就是动力性,经济下降。为了研究大缸径天然气发动机由柴油机改装后动力性下降原因,及提出优化措施方案,本文以某大缸径柴油机为例,对其改装的天然气发动机进行了性能模拟,主要研究工作如下：1)利用GT-Power建立大缸径柴油机模型并仿真,对计算值与参考值进行对比。2)在原柴油机的基础上进行改装,去掉柴油喷射系统,增加点火系统和天然气供气系统以及预燃室,将其改装成当量式预燃室火花塞点火式天然气发动机和差量式预燃室火花塞点火式天然气发动机。3)预测改装后的天然气发动机性能,并进行性能参数分析。4)对模拟后的天然气发动机进行优化措施分析。通过对柴油机工作过程的模拟,结果显示计算值与参考值误差均在5%以内并且输出的图形与相似机型柴油机实际的工作过程变化趋势一致,说明了模型的正确性。对改装后的当量式预燃室天然气发动机和差量式预燃室天然气发动机的模拟结果与原柴油机模拟结果进行对比后发现,动力性经济性都下降了且差量式的性能略好于当量式,更适合此机型的改装,燃烧更完全,功率是原柴油机的78%左右,燃烧性能良好,所以更利于预燃室天然气发动机的燃烧。通过分析天然气发动机动力性下降的原因,对于恢复天然气发动机的动力性,提出对压缩比,点火提前角,配气相位,空燃比等主要影响因素的优化,分析这些参数对发动机动力性的影响,并提出了相关意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 开题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 燃气机研究现状
• 1.2.2 内燃机工作过程模拟研究现状
• 1.2.3 天然气燃烧系统发展现状
• 1.3 研究目标、研究内容、拟解决的关键问题
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 拟解决的关键问题
• 第2章 内燃机工作过程模拟理论基础
• 2.1 软件概述
• 2.2 GT-Power理论基础
• 2.3 柴油机工作过程模型
• 2.3.1 热力系统计算模型
• 2.3.2 燃烧模型
• 第3章 柴油机工作过程模拟
• 3.1 废气涡轮增压柴油机的模型建立
• 3.2 程序验证
• 第4章 天然气发动机工作过程模拟
• 4.1 天然气特性
• 4.2 对柴油机进行改装
• 4.2.1 天然气发动机改装现状
• 4.2.2 对该大缸径柴油机进行改装
• 4.3 天然气发动机性能模拟
• 4.4 天然气发动机性能改进措施
• 4.4.1 适当增大点火提前角
• 4.4.2 增大压缩比
• 4.4.3 优化配气相位
• 4.4.4 降低空燃比
• 结论
• 论文不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士阶段发表论文情况