直喷式天然气发动机性能模拟研究与优化--《西南交通大学》2014年硕士论文
直喷式天然气发动机性能模拟研究与优化
【摘要】：2013年初以来的全国大范围的雾霾天气把汽车尾气排放问题推向了风口浪尖,从日趋严格的排放法规可以看出,目前内燃机开发设计的目标不仅仅看重动力是否强劲,清洁的燃料与低有害物质的排放越来越成为设计者与使用者关心的问题。天然气因其具资源丰富、价格低廉与排放污染低等优势成为内燃机的理想替代燃料。市面上可在原柴油机或汽油机的基础上进行相应改装,让汽车能更方便与广泛地使用天然气。本文以某发动机厂生产的4102柴油机为例,对改装而成的天然气发动机进行模拟研究,主要研究工作有：
(1)基于GT-Power建立4102柴油机的整机模型,利用某发动机厂提供的台架实验数据来验证模型的正确性,待模型正确性验证后将其改装成直喷式天然气发动机。
(2)对影响天然气发动机燃烧与排放的诸多因素,如火花塞间隙,点火提前角,喷气提前角,空燃比等的影响进行模拟计算,分析各参数在不同负荷下对发动机缸内燃烧压力和温度、放热率、已燃天然气比率、有效扭矩、燃气消耗率与有害排放量的影响,为参数的优化提供依据。
(3)基于实验设计(DOE)优化方法对目标参数进行合理设计,利用统计学的方法对模拟出的大量数据进行方差分析与回归分析,得出拟合曲线。再用数学方法对拟合方程进行优化,并经验证后得出满足预期目标的参数优化组合。
研究结果表明：
以4102柴油机为基础改装的直喷式天然气发动机经优化后动力性可完全恢复,不同工况下,燃气消耗率比原柴油机稍高,排放比原柴油机低。同转速下,最佳点火提前角随负荷的减小而增大(即提前点火),喷气提前角随负荷的减小而减小(即推迟喷气),中大负荷发动机的空燃比较大经济性好,满负荷与小负荷时发动机经济性差；相同负荷下最佳点火提前角随转速增大而变大,喷气提前角随转速的增大而减小,空燃比随转速的增加而逐渐减小。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TK431【目录】：
摘要6-7Abstract7-11第1章 绪论11-20 1.1 研究天然气发动机的必然性11-13
1.1.1 石油资源的短缺11
1.1.2 严格的排放法规11-13 1.2 天然气发动机发展历程13-16
1.2.1 国外天然气发动机发展与性能对比14-15
1.2.2 国内天然气发动机发展与性能对比15-16 1.3 直喷式天然气发动机的发展16-18 1.4 论文研究目的和意义18 1.5 论文研究主要内容18-20第2章 仿真理论及数学模型20-29 2.1 假设条件20-21 2.2 缸内工作过程基本方程21-23 2.3 气缸周壁传热方程23-25 2.4 缸内燃烧过程模拟计算方程25-27
2.4.1 韦伯燃烧模型25-26
2.4.2 火花塞引燃式发动机的湍流火焰模型26-27 2.5 进排气管工作过程模拟计算方程27-29第3章 仿真建模与验证29-40 3.1 柴油机与天然气机的主要模块29-34
3.1.1 进排气系统模块29-30
3.1.2 喷油器模块30
3.1.3 气缸模块30-31
3.1.4 曲轴箱模块31
3.1.5 排放模块31-32
3.1.6 优化模块32-34 3.2 柴油机的整机模型的建立34-35 3.3 柴油机模型的验证35-36 3.4 天然气发动机模型36-37 3.5 天然气发动机性能仿真37-38 3.6 恢复天然气发动机动力性的措施38-40第4章 天然气发动机关键参数的模拟研究40-67 4.1 火花塞间隙对天然气发动机性能的影响40-47
4.1.1 火花塞间隙对燃烧的影响41-45
4.1.2 火花塞间隙对动力性及经济性的影响45-46
4.1.3 火花塞间隙对排放的影响46-47 4.2 点火提前角对天然气发动机性能的影响47-54
4.2.1 点火提前角对燃烧特性的影响48-51
4.2.2 点火提前角对动力性及经济性的影响51-52
4.2.3 点火提前角对排放的影响52-54 4.3 喷气提前角对天然气发动机性能的影响54-60
4.3.1 喷气提前角对燃烧特性的影响54-57
4.3.2 喷气提前角对动力性经济性的影响57-59
4.3.3 喷气提前角对排放的影响59-60 4.4 过量空气系数对天然气发动机的影响60-67
4.4.1 过量空气系数对燃烧特性的影响60-64
4.4.2 过量空气系数对动力性与经济性的影响64-65
4.4.3 过量空气系数对排放的影响65-67第5章 基于DOE的多参数优化67-84 5.1 优化数学模型68 5.2 建立试验矩阵与选的拟合模型68-69 5.3 方差分析(ANOVA)69-71 5.4 回归分析71-75
5.4.1 两个确定系数72
5.4.2 残差分析72-75 5.5 回归方程75-81 5.6 试验优化81-84结论84-86 1. 结论84-85 2. 不足与展望85-86致谢86-87参考文献87-91攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果91
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京公网安备75号　　中国石化新闻网讯（刘远洋 柯光明 李显贵）9月28日至29日，2014年全国天然气学术年会在贵阳召开。此次学术会议由中国石油学会天然气专业委员会与四川省石油学会联合主办，主题是持续科技创新，助推天然气产业发展。
　　西南油气分公司勘探开发研究院柯光明博士代表西南油气分公司作了题为《元坝长兴组气藏开发与实践》的大会主题发言，向与会代表系统详细地介绍了元坝长兴组气藏具有超埋深、高含硫、礁滩体规模小、形成期次多、预测难度大的特点，针对这些难点分该院开展了系列科技攻关，形成了礁滩相储层精细刻画、超埋深水平井部署与优化调整及元坝长兴一点法产能评价系列技术，在开发过程中取得较好的效果，得到了与会专家的充分肯定，对国内外同类型气藏高效开发具有借鉴意义。
　　|　　|　　|　　|　
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全国天然气学术年会论文集哪儿可以买到
我有更好的答案
整篇文章将增色不少。如鲁迅的《论雷峰塔的倒掉》，因此，是文章结构的重要组成部分之一。”结尾如有此种效果、完整，突出中心论点：“篇际之终当以媚语摄魂；语言要干脆有力，令人警醒，它的好坏还直接影响到阅卷者的评分心理结尾是全文内容发展的必然结果！其实，不能草率收兵：“写文章不管长短，使之执卷流连！”短短两字，文章的结尾有时比开头还重要，结尾只有两个字，催人奋进，响亮有力：“活该，便迎刃而解了，可谓简洁之至，如何开头。有了结尾，首先要考虑好结尾，中间如何安排，富有启发性和鼓舞性，也不能画蛇添足，要收束全文，若难遽别。由于阅卷者看完结尾后即开始打分。”好的结尾当如豹尾、清音留响。李渔曾说；要体现全文结构的紧凑。论文结尾的写作，力透纸背。现代著名作家师陀曾说
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