基于DOE的天然气发动机参数优化.pdf

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1、第33卷第1期V01.33No.12016年2月内燃机与动力装置I.C.E&PowerplantFeb.2016【模拟计算】基于DOE的天然气发动机参数优化马镇镇,刘瑞祥,刘永启。郑斌(山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255000)摘要:在GT—Power软件中建立一个增压天然气发动机仿真模型,通过模拟数据与试验数据的对比来验证模型的准确性。利用GT—Power中的DOE模块在额定功率和额定转速下的工况下对增压天然气发动机性能进行了优化。其中以负荷、,最火提前角、压缩比、进气门开启时刻、排气门开启时刻为

2、影响因素,以最高爆发压力为约束条件,以发动机最大扭矩、最小燃气消耗量和NO,最小排放量为目标变量进行优化计算。结果表明:发动机采用优化参数后,最大扭矩、燃气消耗率等性能指标得到了改善,NO。排放量降低。关键词:天然气发动机;GT—Power:DOE:优化中图分类号:TK432文献标志码:A文章编号:1673—6397(2016)0l一0038—04ParameterOptimizationofNaturalGasEnginesbasedonDOEMAZhen—zhen,LIURui—xiang,LIUYong—

3、qi,ZHENGBin(SchoolofTransportationandVehicleEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo,255000)Abstract:ThesimulationmodelofturbochargednaturalgasenginesisbuiltintheGT—-Powersoftware.ThecomparisonOtsimulateddataandexperimentaldataverifiestheaccuracyofthe

4、mod—e1.DOEmodelofGT—Powerisusedtostudytheperformanceoftheturbochargednaturalgasen-ginesunderratedpoweratratedspeed.Theoptimizationcalculationisdone,inwhichtheloadandignitionadvanceangleandcompressionratioandinletvalveopentimeandexhaustvalveopentimeareconside

5、redasinfluencingfactors,andthemaximumfiringpressureisasconstraintconditionsandthemaximumenginetorque,minimumgasconsumerateandminimumNO,emissionswereasobjectives.Theresultsshowthattheenginewithoptimizedparametersachievesbetterperformanceindexinmaximumtorquean

6、dgasconsumptionrateandhaslowerNO。emission.引言KeyWords:NaturalGasEngine;GT—Power;DOE;Optimization天然气作为气体燃料具有一定的缺点,它的体积在进气过程中占有较大的比例,导致进入气缸的空气量减少,充量系数降低,从而使发动机的动力性、经济性和排放特性都受到了很大的影响。为了能够有效地提高天然气发动机的性能,需要对天然气发动机的压缩比和点火时刻等参数进行优化。DOE(Designofexperiments)技术是一门基于数理统

7、计、计算机建模及优化的前沿技术,可以通过分析不同的参数对发动机性能的影响程度,选出对发动机性能影响较大的参数,并对各个参数进行优化,从而提高发动机的性能,而且能够降低试验次数和成本。因此,可以利用DOE试验设计的方法对天然气发动机的性能进行优化¨。3J。近年来有许多学者通过DOE试验设计的方法作者简介:马镇镇(1989一),男,山东德州人,硕士,主要研究方向为天然气发动机数值模拟。收稿日期:2015—12—092016年第1期马镇镇,等:基于DOE的天然气发动机参数优化·39·对发动机的性能进行了优化。周刊和杜

8、爱民利用GT—Power软件中的DOE模块通过优化汽油机的进排气门开启角度和进气道长度和直径值使转矩和功率提高了11%,燃油消耗率降低了8%∞j。张红光等通过利用GT—Power软件的DOE模块以最大转矩为目标变量以缸内燃烧压力峰值出现的位置和压力升高率限值为约束条件对发动机的点火提前角进行了优化HJ。倪计民等利用DOE试验设计对某款高压共轨电控柴油机进行了标定,节省了大量的试验经费和

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