第5期（总第226期） 2016年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5 (Serial No 226 )
Oct2016
基于GT-Power的天然气发动机爆震分析与研究
马镇镇，刘瑞祥，刘永启，郑斌
（山东理工大学交道与车辆工程学院，山东淄博255000）
摘要：为了改善增压天然气发动机的燃烧状况、提高发动机的性能，对发电用增压天然气发动机爆震现象进
行研究。利用GT-PoWer软件建立了增压天然气发动机整机仿具模型，通过模拟数据与试验数据的对比验证了模型的准确性，然后在仿真模型中利用自主建立的爆震预测模型对天然气发动机的性能和爆震现象进行了模拟计算，并对得到的数值结果进行分析。结果表明；随着压缩比的增加，发动机发生爆震的可能性增大，燃震开始时则提前，爆震强度增大，燃气消耗率呈现先减小后增大的趋势，压缩比为13时，燃气消耗率最小；随着点火提前角的增加发动机发生爆发的可能性增大，爆开始时刻提前，燃震强度基本不变，燃气消耗率变化趋势是先减小后增大，当点火提前角为一21°时，燃气消耗率最小。
关键词：天然气发动机：爆震；性能模拟 DOI:10 3969/; issn 1001-2222 2016 05 00S
中图分类号：TK431
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)05-0043-07
天然气具有储存量大、有害物质排放少、抗爆性能好等特点，是一种较为理想的替代燃料。由于天然气的着火温度较高，火焰传播速度慢，容易造成天然气发动机后燃严重、排气温度高、热负荷大，从而导致天然气发动机能耗增加、热效率降低，使得天然气发动机的动力性能与汽油机和柴油机相比有所下降。优化压缩比和点火提前角对于提高发动机的动力性、经济性和排放性都有很大的作用，但过高的压缩比和过大的点火提前角容易引起发动机爆震。因此，在改善发动机性能的同时需要对发动机的爆震现象进行研究，
对于发动机爆震的研究一般是通过台架试验的方式来检测发动机的爆震，近年来，随着计算机数值模拟技术的不断发展，许多学者开始利用数值模拟的方法对发动机的爆震现象进行研究。姚喜贵3等将焰前反应动力学模型与燃烧模型及瑞流火焰传播模型相结合，预测了点火式天然气发动机和汽油机的爆震发生时刻。肖茂宇等利用双区燃烧模型研究了中冷温度对汽油机爆震的影响规律。Qin Yan"等研究了压缩比对天然气发动机爆震发生时刻的影响,并对发动机的压缩比进行了优化。胡看明可等利用自主研发的燃烧分析软件对燃烧放热率
收稿日期：2016-04-11；修回日期：2016-06-04
和时频图进行分析，提出了将爆震发生时特定频带内的能量用带通滤波后的放热率积分值表示，用于表征爆震强度的方法，并对该方法的精确性进行了验证。自前利用数值模拟对大然气发动机爆震强度、爆震指数和爆震发生时刻变化规律进行综合分析的研究比较少,本研究利用GT-Power软件建立了某天然气发动机仿真模型，研究了标定功率下压缩比和点火提前角对大然气发动机缸内燃烧的爆震发生时刻、爆震指数和爆震强度的影响规律及爆震强度与发动机性能之间的关系，对改善增压中冷天
然气发动机的性能具有一定的指导意义。 1发动机仿真模型的建立与验证
本研究的研究对象是某8缸增压中冷天然气发动机，原机的基本参数见表1。
表1发动机的基本参数
型式气缸数
气征直径/mm 排量/L
火花塞点火
8 300 215
活塞行程/mm
标定转速/r·min-1 标定扭矩/N·m 标定功率/kw
作者简介：马镇镇（1989一），男，硕士，主要研究方向为天然气发动机性能模拟与研究；mazhenyouxiang163com，
380 600 14325 000 T
（96
的热传递过程;lrxdlu?sinacom，