增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)分析與優(yōu)化.pdf

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1、第2期2016年4月內(nèi)燃機(jī)IntemlCombustionEnginesNo．2Apr．2016增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)分析與優(yōu)化徐亮1，馬哲樹1，蔣愛民2(1．江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003；·2．江蘇安泰動(dòng)力機(jī)械有限公司，江蘇靖江214500)摘要：為了提高天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析，以某型號(hào)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，利用一維流體力學(xué)仿真軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真模型，并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。分析了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管長(zhǎng)度和直徑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，并對(duì)原機(jī)的迸氣總管結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明。優(yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩提高了54

2、0．9N·m，耗氣率降低了5．456∥偎w·h)，而功率與原機(jī)基本保持一致。關(guān)鍵詞：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)；結(jié)構(gòu)參數(shù)；優(yōu)化中圖分類號(hào)：TK431文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6494(2016)02—0033—04№bSys咖劬舳鋤d剛mi刪佃0f№刪哪ng‰En咖XULiaIl91，MAZheshul，JLANGAimin2(1．Sch00lofEneEg)，蛐dPowerEn舀neering，JiangsuUniversityofscienceaIldTechnolog)r，Zh6njiang212003；2．JiaIlgsuAntaiPowerMachineryCo．，Lt

3、d．，Jin舀iang214500)Abstract：InordertoimpmvethepowerandeconomyofnatllImgasen百ne，t}leauthorusest}le6rIitevolIlⅡlemethodtomakenumericalcalculation蚰danalysis．TakingamodeIforthestudyofthegasen舀ne，tllemodelofgasen百neisestablishedarIdverifiedbyexperimentaldata．Thispaperanalyzestlleiflfluenceofthe

4、length鋤ddi鋤eterofen舀neintakemanifold，optimizestllecoIlfi昏lrationpar岫ete璐oftIleori舀nalen西ne．Theresultsshowedt王latt}lemaximumen百netorcIIleincre鵲edby540．9N‘m，g鵲consumptionwasreducedby5．456g，(kW’h)，whilepowerisconsistentwiththeoriginalen百ne．KeywoHb：g鵲en西ne；co—i舭tionparameter；optimizationO引言進(jìn)排

5、氣管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率影響較大，而充氣效率又影響發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性?。因此，為了獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)顯得格外重要Ⅲ。文獻(xiàn)[3】中選用可變?nèi)莶罘▉韮?yōu)選諧振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。文獻(xiàn)【4】中錢耀義提出了簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，將發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件作相應(yīng)簡(jiǎn)化，例如將實(shí)際機(jī)型的進(jìn)氣管用當(dāng)量直管來代替。文獻(xiàn)[5】中劉敬平對(duì)幾組不同的進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)，并得出了進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的規(guī)律曲線。作者簡(jiǎn)介：徐亮(1989一)，男，江蘇連云港人，碩士生，主要從事船用可替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及其工作過程數(shù)值模擬和優(yōu)化。收稿日期：2015—10—0

6、9我們以某型號(hào)船用增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，以一維計(jì)算流體力學(xué)為基礎(chǔ)，采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析，運(yùn)用GT—Power發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析軟件建立模型，并通過實(shí)際試車記錄的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行標(biāo)定。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣特性的仿真計(jì)算理論、目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立及準(zhǔn)確度驗(yàn)證、進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)整機(jī)性能的影響等幾個(gè)方面展開了研究。最后在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化方案”81。1發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立和驗(yàn)證1．1仿真模型的建立本研究對(duì)象為一臺(tái)直列、八缸天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用天然氣和空氣增壓中冷后進(jìn)氣總管前端單點(diǎn)混合的進(jìn)氣方式，發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。在

7、已知該發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，將發(fā)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)2016年4月表1發(fā)動(dòng)機(jī)基本技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型式迸氣方式缸徑×沖程／(mm×mm)壓縮比排量／L點(diǎn)火順序連桿長(zhǎng)度，mm增壓比各缸排氣溫度，cc燃?xì)庀穆剩?g·kw～·h。1)直列，八缸，四沖程缸外預(yù)混，增壓中冷300×38012：l2151—5—7—3—8—4—2—67602．8≤500234機(jī)簡(jiǎn)化為七個(gè)模塊，它們分別是進(jìn)氣、排氣系統(tǒng)、渦輪增壓器子系統(tǒng)、中冷器子系統(tǒng)、氣缸子系統(tǒng)、曲軸箱子系統(tǒng)、環(huán)境邊界及連接管路子模塊一一”。在以上假設(shè)的基礎(chǔ)上，按照實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)布置，建立發(fā)動(dòng)