天然气发动机空燃比和点火提前角模拟优化研究

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1、重庆交通学院硕士学位论文天然气发动机空燃比和点火提前角模拟优化研究姓名：栾延龙申请学位级别：硕士专业：载运工具运用工程指导教师：杜子学;刘建勋20050406摘篮要随着汽车保有量的激增，由此造成的石油资源短缺和严重的环境污染越来越成为威胁人类生存的严峻问题。为了使人类社会和谐发展，为传统的燃油汽车寻找一种能取代石油的低污染的“清洁能源”，成为人类的迫切任务。而天然气由于作为汽车发动机燃料具有经济性好、低排放的优点，成为理想的代用燃料。天然气作为发动机的燃料，虽然具有良好的经济性和排放性，但也具有严重的缺点，即动力性降低严

2、重。目前，提高天然气发动机动力性的主要方法是采用电喷技术和电控点火系统柬精确控制空燃比和点火时刻。但对不同的发动机工况，电控系统应控制多大的空燃比和点火提前角呢?本论文的研究目的就是解决空燃比和点火提前角的仿真分析与优化方法问题。本文在分析天然气发动机结构和工作原理特点的基础上，采用发动机仿真分析软件，以QF474天然气发动机为研究对象，对其进行了模拟分析计算。分析巾通过测绘及台架试验获取了发动机总成及相关零部件的结构参数和技术参数，并基于准维燃烧模型和管内一维流动假设，建立了计算模型。模拟分析取代了以往只靠台架试验的方

3、法，节省了试验经费，缩短了研发时间。为了确定发动机有效扭矩与空燃比、点火提前角以及耗油率与空燃比、点火提前角的相关关系，本文通过统计分析，建立了有效扭矩与空燃比、点火提前角以及耗油率与空燃比、点火提前角的线性回归方程，并进行了空燃比、点火提前角对发动机有效扭矩和耗油率的显著性检验。分析发现两个因素均对有效扭矩和耗油率有显著影响，相比空燃比影响更为显著。研究采用线性加权和法，以发动机输出的有效扭矩和耗油率为优化目标，对发动机一定工况范围内的某些工况点迸行了空燃比和点火提前角的优化，得出了对应的最优空燃比和最优点火提前角。将

4、其输入到外特性计算模型后得到的发动秽I最大扭矩点与现天然气发动机最大扭矩点基本一致。晚明本文优化方法是可靠的。同时，证实了现天然气发动机空燃比和点火提前角的选择是正确的。最后，本文还给出了一定工况范围内的最优空燃比与转速以及最优点火提前角与转速的拟合曲线。该关系曲线可以作为电控燃料管理系统和电控点火系统的数据来源，从而解决了电控系统的关键问题。关键词：大然气发动机，空燃比，点火提前角，计算机模拟，优化ABSTRACTWiththesharpincreaseofautomobilenumber,theaustereprob

5、lemsofbeingshortofoilandseriousenvironmentpollutionthreatenhumansurvivalmoreandmore．Forthesakeofharmoniousdevelopmentofhumancommunity,itbecomestheurgenttask，whichsearchforakindoflowlycontaminated“sanitaryenergy”toreplaceoil，fortraditionalfuelautomobile．Becausenat

6、uralgas，aSakindoffuelforautomobileengine，hasthemeritsasfollows：goodeconomy、lowblowdownandSOon，soitwillturnintoanidealsubstitutionalfuel．Asakindoffuelforautomobileengine，naturalgaspossessesgoodeconomyandblowdown，buthaSseriousdefectlikewise，namelydynamicbehaviordec

7、linebadly．Presently，theprimarymeasurestoimprovedynamicbehaviorofnaturalgasengineisthatadoptEFIandECFsystemtoaccuratelycontrolair-fuelratioandSparktiming．Butfordifferentworkingconditions，ECsystemshouldcontrolwhichvalueofair-fuelratioandsparkadvanceangel．Thepurpose

8、ofthispaperistoresolvetheproblemofsimulationanalysisandoptimizationofair-fuelratioandsparkadvanceangel．Baseduponanalyzingthestructureandworkprincipleofnaturalg