基于高压缩比的降低天然气发动机气耗研究.pdf

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1、30内燃机与配件2014年第7期早。。3—”。。3—砷8产品分析}、r7a?7ar70f—jf—jf—’f叫基于高压缩比的降低天然气发动机气耗研究ResearchtheReducti蚰f打GasCoI塔岫pti仰ofNaturalG嬲EngineBasedonHighCompressionlhtio张帆1张孔明1刘敬平2金则兵1(北京绿能高科天然气应用技术研究院有限公司湖南大学)[摘要]针对目前气体发动机气耗偏高、经济性差的现状，本文基于一台10L采用混合进气的LNG发动机研究了高压缩比下发动机气

2、耗。研究结果表明，通过GT—P0wER仿真分析，提高压缩比可以在整机的全部常用工况内实现降低气耗。[关键词]GT—POwERLNG发动机高压缩比气耗Abstract：Contrarytostatusofthehighgasconsumptionandpooreconomicforthegasengine，thispaperresearchthegasconsumptionofengineintheofhighcompressionratiobasedon10LLNGengineusingmixed

3、intake．Theresearchresultsshowthat，thmughGT—POWrERsimulationanalysis，Byin—creasingthecompressionratio，achievingthepurposeoflowergasconsumptioninthemngeofcommonlyusedoperatingconditions．Keywords：GT—POWERLNGengineHighcompressionratioGasconsumption随着国民经济的

4、飞速发展，汽车保有量不断增加，汽油和柴油日渐短缺。因此，寻求替代燃料和改变燃料的结构日趋必要。由于这两个原因，天然气越来越多的作为了新的燃料并开始投入了实际的应用中。其主要目的有两个，一方面可以降低汽车排放，减少废气污染；另一方面由于天然气更加的便宜，降低成本¨1。但是，发动机是一种复杂和系统的机器，并不是简单的在其上面改用天然气就能得到好的性能和低的排放，必须对天然气特性和燃烧特性进行研究；同时，对发动机燃烧系统零部件结构、供气系统、排放系统、点火系统及性能参数优化等深入研究。但目前这些方面，车

5、用LNG发动机远没有到达汽油机和柴油机的研究水平，如普遍存在动力性差(尤其表现为低速工况下)、气耗偏高(1．3L天然气相当于1L柴油)、瞬时响应性差及局部热负荷过高等问题。如何在传统的LNG发动机上，通过提高压缩比的来降低LNG发动机气耗是本文的主要研究目的。1高压缩比要说明一台发动机的技术参数，可以概略地用功率与扭矩的大小来标示出来，然而影响功率、扭矩输出的因素却很多，其中一个重要因素就是发动机的压缩比，直接影响到发动机的动力性、燃油经济性和排放等特性旧’3’51。现在的车辆都在标示着它有一个高

6、压缩比的发动机，同时也明显的显示它是一部高性能的车子，能满足全方位性能需要¨o。但是事实证明不是如此，目前绝大部分发动机主机厂生产的气体发动机压缩比偏低，如表1所示。表1不同机型的发动机压缩比机型排量L额定功率kw最大扭矩N“压缩比重汽W1'615101709501l：l玉柴YC6№90N一3010214122011．5：1潍柴wPl0NG300E401022l123012：l其他条件不变的情况下，增大压缩比会提高发动机的动力性，改善热效率，从而改善发动机的燃油经济性。2基于GT—POWER仿真分

7、析2．1仿真对象参数建立了10LLNG发动机的GT—P0wER仿真张帆张孔明刘敬平金则兵：基于高压缩比的降低天然气发动机气耗研究31模型，基本参数如表2所示：表210LLNG发动机参数缸径(mm)126行程(mm)130压缩比11：1气缸容积(L)9．726进气方式增压中冷2．3边界条件设定燃烧模型采用了双区vibe模型，参数如表3所示。由于缺乏相关试验数据，在不同压缩比下保持vibe模型参数不变。表3双区vibe模型的参数设置发动机转速(r／min)着火始点(deg)燃烧持续期(deg)形状系数

8、2200—5．042．42．201900—4．741．82．301600—3．841．22．361400一1．840．82．3812001．640．62．3910()05．040．02．408008．439．62．41图1和表4所示为10LLNG发动机在压缩比为1l：1下试验标定气耗和仿真结果对比，有此可见，仿真与试验结果总体趋势较为一致，具有一定可信度。——1r—SImuIatlon——■—Emrlmer让图1仿真和标定结果对比表4油耗标定结果发动机转速仿真试验误差L，mlng／