乙醇汽油对单缸发动机性能影响的仿真研究

来源：摩托车技术作者：佚名 2017-10-30 11:13:32

摘要：乙醇具有较高的氧含量和可再生的特点，被认为是理想的燃抖添加剂之一，研究乙醇汽油的使用对发动机性能的影响具有重要的意义。建立某摩托车用单缸发动机计算机仿真模型，利用G T-POWER软件进行仿真分析，分别得到使用不同掺醇比例乙醇汽油E10、E30、E50时发动机动力性、经济性、排放和最佳点火提前角的仿真结果，并与使用普通汽油时的仿真结果进行对比，结果表明，使用乙醇汽油会使发动机的动力性和经济性下降，掺醇比例越大，下降越明显，但会明显改善发动机排放，同时发动机最佳点火提前角有所减小。

    由于我国石油储量的不断减少和机动车保有量的不断增加，寻找占种可再生的替代能源成为迫切需要解决的问题。乙醇汽油含氧量高、可再生，它的使用能够有效缓解石油资源利用压力，同时能够降低尾气排放造成的污染。
    目前，国内外对乙醇汽油在车用发动机的应用做了大量研究。天津大学的宋涛选取6款不同摩托车进行WMTC工况下的排放试验，研究了不同车型使用乙醇汽油对摩托车动力性、经济性和排放的影响。洛阳北方易初摩托车有限公司的伶玲分析了乙醇汽油的特性，并通过发动机台架试验和整车性能试验，证明了使用乙醇会对发动机动力性产生影响。天津大学的林漫群等人使用B循环测试方法和美国EPA计算方法，研究了EIO乙醇汽油对小型汽油机CO、HC和NOx排放的影响。伊朗的Najafi等人使用支持向量机（SVM）和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）来预测ST发动机在使用不同型号乙醇汽油时的性能参数和尾气排放情况。巴西的Marques等人则通过使用福特Rocam 1000cc发动机进行试验，研究了不同转速下使用E96和E22乙醇汽油对发动机燃烧性能的影响。
    上述研究主要使用台架试验方法得到试验数据从而开展研究工作。木文使用GT POWER软件，基干某摩托车用单缸发动机建立仿真模型，分别对该发动机使用普通汽油和不同掺醇比例的乙醇汽油的情况进行对比。分析乙醇汽油的使用对发动机动力性、经济性、排放和最佳点火提前角的选择的影响。

    1 发动机仿真模型的建立和验证
    1.1模型的建立
    GTPOWER软件是一款由美国GammaTechnologies公司开发的计算一维气体流动的软件，可用于发动机的模拟计算分析，拥有丰富而谁确的模型、便捷的建模方法，并能够较完整模拟不同工况下发动机性能变化，被发动机和汽车制造厂家及供应商广泛使用。
    利用GT-POWER软件建立的某单缸发动机仿真模型包括：进气系统、缸内系统、曲轴箱、排气系统以及相应的边界条件模型，如图1所示。

    1.2模型的验证
    研究所使用的单缸发动机主要参数见表1。

    对建立的仿真模型进行验证，得到该发动机参数中最大功率点和最大转矩点的转矩和功率，将其与额定值进行对比，如表2所示。