【摘 要】
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能源匮乏与环境污染的问题日益严重,天然气作为发动机代用燃料愈发受人青睐。进气系统对于天然气发动机的各项性能参数有较大影响。本文针对某型号的天然气发动机进气系统进
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能源匮乏与环境污染的问题日益严重,天然气作为发动机代用燃料愈发受人青睐。进气系统对于天然气发动机的各项性能参数有较大影响。本文针对某型号的天然气发动机进气系统进行了优化研究。全文完成的主要工作以及取得的成果总结如下:本文依据原天然气发动机的具体技术参数,利用发动机仿真软件GT-POWER建立所需的仿真模型,在800r/min-2100r/min区间内共计14个转速工况下进行全负荷仿真,统计扭矩、燃气消耗率、进气流量及功率等性能参数,搭建发动机台架并在与仿真相同的工况条件下进行试验,利用试验的数据对上述模型进行验证与标定。利用数值仿真方法对进气歧管的直径和长度进行优化求解,得出最佳的进气歧管长度为在原机的基础上增加20%的长度,进气歧管直径为70mm时,对发动机的各项性能参数有较大的提升,利用一维-三维耦合计算的方法对进气管稳压腔结构进行了优化分析,以各缸进气不均匀度与进气流量为优化目标,利用线性加权和法多目标优化算法建立评价函数,计算得到,当稳压腔倾角为15℃时,进气管的综合进气能力最好,最后,通过速度矢量分布图和压力云图对此结果进行了验证。分析了配气相位各个性能参数具体对发动机性能的影响。对配气相位进行优化计算,在低速、中速、高速三种不同的转速工况下进行全负荷性能仿真,以发动机输出扭矩、燃气消耗率、充气效率等参数为评价指标,对不同的排气提前角及进气迟闭角进行仿真计算,计算得到原机进气迟闭角和排气提前角偏大应在原机的基础上分别减小15℃A,10℃A。进气提前角和排气迟闭角在原机的基础上应分别增大10℃A,5℃A。对比优化前后发动机的各项性能参数,其中优化后发动机输出扭矩相比原机最大提升7.1%,进气流量相比原机最大提升6.21%,燃气消耗率相比原机最大下降3.67%。优化后在一定程度上改善了原机的动力性及经济性。
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