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1、交通科学第31卷第3期武汉理工大学学报(与工程版)Vol.31No.32007年6月JournalofWuhanUniversityofTechnologyJune2007(TransportationScience&Engineering)*CNG发动机工作过程的一维数值模拟温苗苗吕林江国华(武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063)摘要:内燃机模拟计算是一种现代化的计算方法,可以减少试验次数及时间,从而节约内燃机开发和研究工作的人力、物力和财力.采用AVLBOOST软件建立了某CNG发动机的整机模型,宏观上描述整个发动机的热力学过程,通过全负荷下的速度特性试验验证该
2、模型的可靠性.并在此基础上,对影响CNG发动机性能指标的主要参数进行对比分析,提出改进措施.关键词:CNG发动机;AVLBOOST;数值模拟;性能中图法分类号:U464.174;TK46+40引言内燃机工作过程的数值模拟,是对内燃机这个复杂系统的功能描述.通过这种描述可以为内燃机的性能研究和设计提供依据.内燃机热力过程模拟技术在内燃机性能研究和开发中的应用具体分为如下几个方面:选型论证计算、预测发动机性能、设计参数的优化及诊断型计算.图1CNG发动机计算模型本文采用AVLBOOST软件对某CNG发动SB2);20个连接管道(1～20);8个测量点机进行整机性能研究,建立了该C
3、NG发动机的工(MP1～MP8).作模型,并通过总功率实验验证了该模型的正确利用建立的计算模型,选取速度特性的几个性.在模型正确的基础上,调整影响CNG发动机特征点进行模拟计算,计算结果与试验测量结果性能指标的主要参数,将性能计算结果进行对比的对比见表1.分析,提出合理评定和改进建议.从表1可看出,CNG发动机速度特性的模拟计算结果与实测结果基本吻合,误差在允许的范1建模及验证围内,说明该计算模型与实际情况基本相符,以其作为基础进行的性能计算与分析具有可靠性.根据CNG发动机的实机结构及元件布置,在BOOST中建立该发动机的计算模型,如图1所示.2CNG发动机参数计算及分析该
4、模型由43个元素构成,其中包括6个气缸(C1～C6);1个涡论增压器(TC1);1个空气冷却CNG发动机的一些控制参数和结构参数对器(CO1);1个喷嘴(I1),代表混合器;1个限流阀其性能有较大的影响.通过性能计算和结果分析,(R1);3个容积腔(PL1～PL3),PL1代表进气总可对这些参数进行优化,获得较为理想的发动机性[1]管,PL2,PL3代表排气总管;2个系统边界(SB1,能参数,对该发动机的设计和试验有指导作用.收稿日期:2006-12-26温苗苗:女,26岁,博士生,主要研究领域为内燃机性能优化与排放控制*国家973计划项目资助(批准号:2005CB72420
5、5)第3期温苗苗,等:CNG发动机工作过程的一维数值模拟·477·表1不同工况点性能的计算结果与实测结果的对比发动机转速/(r·min-1)2800260024002200200018001600140012001000实测有效转矩/(N·m)432472491513533536556556539462计算有效转矩/(N·m)436.47474.94494.55513.01533.36531.01556.85556.41539.64463.77实测有效功率/kW127.00128.00123.00118.00111.00101.0093.3081.8068.0048.57计算
6、有效功率/kW127.98129.31124.30118.19111.71100.0993.3081.5767.8148.58排气温度/℃606596582576568556545544549532计算排气温度/℃584.50578.80562.30550.60547.80541.50531.40535.40545.60525.90燃气消耗率/[g·(kW·h)-1]240222215208201199195199203203计算燃气消耗率/[g·(kW·h)-1]242.93224.76218.35209.19201.58201.99195.27199.88203.2921
7、0.102.1压缩比严重,还会造成爆燃的发生.据资料显示,最高压天然气作为汽车发动机燃料带来的主要问题力升高比(dp/d)max=0.175～0.25MPa/°CA为[2][4-5]是功率的下降.提高压缩比,可使发动机的循环点燃式CNG发动机适宜工作范围.由计算可热效率上升,指示功率增大.但是点燃式发动机受知,当压缩比为11.5时,最大压力升高比为爆燃的限制,采用的压缩比往往偏低.资料表明,0.2385MPa/°CA,在CNG发动机理想工作范围[3]天然气的研究法辛烷值(RON)高达130,抗爆之内,
