【摘要】：汽車、船舶等交通工具的廣泛應(yīng)用,使地球環(huán)境資源問題日益嚴重,人們迫切需要尋求出能夠替代石油的新能源。天然氣憑借價格低、污染排放少、貯藏豐富等優(yōu)勢迅速進入到人們的視野中,很多學(xué)者也紛紛指出天然氣是最為合適的代用燃料,但是現(xiàn)階段的船用天然氣發(fā)動機的應(yīng)用技術(shù)會降低發(fā)動機的動力性能。因此,通過優(yōu)化天然氣發(fā)動機參數(shù)來提高天然氣利用率,對改善天然氣發(fā)動機的動力性具有重要意義。在本文研究中,采用GT-Power軟件建立2135G天然氣發(fā)動機的仿真模型,模擬計算天然氣發(fā)動機的性能,同時針對天然氣發(fā)動機動力性不足的問題進行深入探究。通過與天然氣發(fā)動機的臺架實驗數(shù)據(jù)對比,驗證了各負荷條件下天然氣發(fā)動機模型的準確性。分析了各種負荷條件下天然氣發(fā)動機動力性受點火提前角、壓縮比以及配氣相位等的影響規(guī)律,并優(yōu)化了各發(fā)動機參數(shù)。通過對比原天然氣發(fā)動機和被優(yōu)化后的發(fā)動機動力性,驗證本次優(yōu)化的效果。根據(jù)對比結(jié)果顯示,優(yōu)化之后的發(fā)動機在性能上得到了顯著提升,同時其經(jīng)濟性也有所改善。此外,爆震現(xiàn)象是天然氣發(fā)動機動力性能限制最大的因素之一,本文利用建立的天然氣發(fā)動機爆震預(yù)測模型進行了模擬計算并分析了影響爆震現(xiàn)象的因素。本論文結(jié)合天然氣發(fā)動機的工作原理,利用GT-Power軟件建立了相應(yīng)的仿真模型,在此基礎(chǔ)上研究了天然氣發(fā)動機的性能、爆震和動力性優(yōu)化,為天然氣發(fā)動機的設(shè)計與應(yīng)用提供一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.1
【圖文】：

圖 1.1 氣體機與柴油機加載能力對比[39]射氣體燃料的發(fā)動機為例（Otto 循環(huán)），圖 1.2 所示為氣體示 NOx排放量，藍色線表示熱效率。從圖中可以看到對數(shù)過低的時候，平均有效壓力受到爆震的限制，而且 NO

圖 1.1 氣體機與柴油機加載能力對比[39]以支管噴射氣體燃料的發(fā)動機為例（Otto 循環(huán)），圖 1.2 所示為氣體機運行窗口[40]，圖中紅色線表示 NOx排放量，藍色線表示熱效率。從圖中可以看到對于氣體機來說，當(dāng)過量空氣系數(shù)過低的時候，平均有效壓力受到爆震的限制，而且 NOx排放高，熱效率低。運行時應(yīng)保持較高的過量空氣系數(shù)，但也不能過高，否則缸內(nèi)混合氣濃度過低時火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档停赡軙霈F(xiàn)失火現(xiàn)象。所以對于氣體機而言，平均有效壓力越高，則空燃比的控制窗口越窄，對控制精度的要求就越高[41]。

圖 1.3 所示為氣體機低負荷和高負荷時加載能力示意圖，結(jié)合圖 1.1 可以看出瞬間加載時，燃氣噴射量會增加，由于排氣能量與渦輪增壓器非剛性連接，增壓器的轉(zhuǎn)速在短時間內(nèi)來不及提高，發(fā)動機會在短時間內(nèi)以較低的空燃比工作。隨著負載的增加，不能一味加濃混合氣，否則可能發(fā)生爆燃這也是氣體機的加載能力不如柴油機的原因。

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本文編號：2760750