基于GT-Power的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震分析與研究

馬鎮(zhèn)鎮(zhèn)， 劉瑞祥， 劉永啟， 鄭斌

(山東理工大學(xué)交通與車(chē)輛工程學(xué)院， 山東 淄博　255000)

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基于GT-Power的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震分析與研究

馬鎮(zhèn)鎮(zhèn)， 劉瑞祥， 劉永啟， 鄭斌

(山東理工大學(xué)交通與車(chē)輛工程學(xué)院， 山東 淄博255000)

為了改善增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，對(duì)某發(fā)電用增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震現(xiàn)象進(jìn)行研究。利用GT-Power軟件建立了增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)仿真模型，通過(guò)模擬數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，然后在仿真模型中利用自主建立的爆震預(yù)測(cè)模型對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和爆震現(xiàn)象進(jìn)行了模擬計(jì)算，并對(duì)得到的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明：隨著壓縮比的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震的可能性增大，爆震開(kāi)始時(shí)刻提前，爆震強(qiáng)度增大，燃?xì)庀穆食尸F(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，壓縮比為13時(shí)，燃?xì)庀穆首钚?；隨著點(diǎn)火提前角的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震的可能性增大，爆震開(kāi)始時(shí)刻提前，爆震強(qiáng)度基本不變，燃?xì)庀穆首兓厔?shì)是先減小后增大，當(dāng)點(diǎn)火提前角為-21°時(shí)，燃?xì)庀穆首钚　?/p>

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī); 爆震; 性能模擬

天然氣具有儲(chǔ)存量大、有害物質(zhì)排放少、抗爆性能好等特點(diǎn)，是一種較為理想的替代燃料。由于天然氣的著火溫度較高，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，容易造成天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)后燃嚴(yán)重、排氣溫度高、熱負(fù)荷大，從而導(dǎo)致天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)能耗增加、熱效率降低，使得天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能與汽油機(jī)和柴油機(jī)相比有所下降[1]。優(yōu)化壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性都有很大的作用[2]，但過(guò)高的壓縮比和過(guò)大的點(diǎn)火提前角容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。因此，在改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的同時(shí)需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震現(xiàn)象進(jìn)行研究。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的研究一般是通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的方式來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震，近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，許多學(xué)者開(kāi)始利用數(shù)值模擬的方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震現(xiàn)象進(jìn)行研究。姚喜貴[3]等將焰前反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型與燃燒模型及湍流火焰?zhèn)鞑ツＰ拖嘟Y(jié)合，預(yù)測(cè)了點(diǎn)火式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油機(jī)的爆震發(fā)生時(shí)刻。肖茂宇[4]等利用雙區(qū)燃燒模型研究了中冷溫度對(duì)汽油機(jī)爆震的影響規(guī)律。Qin Yan[5]等研究了壓縮比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震發(fā)生時(shí)刻的影響，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比進(jìn)行了優(yōu)化。胡春明[6]等利用自主研發(fā)的燃燒分析軟件對(duì)燃燒放熱率和時(shí)頻圖進(jìn)行分析，提出了將爆震發(fā)生時(shí)特定頻帶內(nèi)的能量用帶通濾波后的放熱率積分值表示，用于表征爆震強(qiáng)度的方法，并對(duì)該方法的精確性進(jìn)行了驗(yàn)證。目前利用數(shù)值模擬對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度、爆震指數(shù)和爆震發(fā)生時(shí)刻變化規(guī)律進(jìn)行綜合分析的研究比較少，本研究利用GT-Power軟件建立了某天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型，研究了標(biāo)定功率下壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒的爆震發(fā)生時(shí)刻、爆震指數(shù)和爆震強(qiáng)度的影響規(guī)律及爆震強(qiáng)度與發(fā)動(dòng)機(jī)性能之間的關(guān)系，對(duì)改善增壓中冷天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有一定的指導(dǎo)意義。

1　發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立與驗(yàn)證

本研究的研究對(duì)象是某8缸增壓中冷天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，原機(jī)的基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)建立的增壓中冷天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型主要包括渦輪增壓器、中冷器、氣缸和進(jìn)排氣系統(tǒng)等部分。氣缸內(nèi)的幾何模型尺寸參照表1設(shè)置，燃燒模型采用準(zhǔn)維雙區(qū)燃燒模型，并在模型中設(shè)置點(diǎn)火正時(shí)、點(diǎn)火位置、活塞幾何形狀等參數(shù)。傳熱模型采用Woschni傳熱模型，混合氣的形成方式為預(yù)混合。

為了驗(yàn)證所建天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的準(zhǔn)確性，將試驗(yàn)測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下的扭矩、燃?xì)庀牧考芭欧盘匦缘葦?shù)據(jù)與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比(見(jiàn)圖1至圖5)。

由圖1至圖5可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的燃?xì)庀穆?、扭矩、NOx排放量、CO排放量和HC排放量的模擬值與試驗(yàn)值基本一致。其中燃?xì)庀穆首畲笳`差出現(xiàn)在小負(fù)荷段，其主要原因是在模擬過(guò)程中沒(méi)有考慮中冷器、節(jié)氣門(mén)等的節(jié)流損失和氣缸的輻射換熱損失，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型模擬結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況不同，但是誤差值都保持在5% 以?xún)?nèi)，能夠達(dá)到較高的計(jì)算精度，所以可以用該發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型來(lái)模擬研究發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況。

圖1　燃?xì)庀穆试囼?yàn)值與模擬值對(duì)比

圖3　NOx排放試驗(yàn)值與模擬值的對(duì)比

圖4　CO試驗(yàn)值與模擬值對(duì)比

圖5　HC試驗(yàn)值與模擬值對(duì)比

2　爆震數(shù)學(xué)模型

壓縮比和點(diǎn)火提前角的改變都會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和爆震趨勢(shì)產(chǎn)生很大的影響，為了能夠更好地了解這些因素對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能和爆震的影響規(guī)律，可以在湍流燃燒模型中嵌入一個(gè)爆震預(yù)測(cè)模型對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型進(jìn)行爆震現(xiàn)象分析[4]。在GT-Power中嵌入爆震預(yù)測(cè)模型時(shí)需要對(duì)爆震預(yù)測(cè)模型進(jìn)行調(diào)試，使爆震預(yù)測(cè)模型對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震現(xiàn)象的預(yù)測(cè)結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)發(fā)生爆震現(xiàn)象的結(jié)果相符合，從而能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)變化時(shí)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震現(xiàn)象的發(fā)生，其中爆震預(yù)測(cè)模塊調(diào)試流程見(jiàn)圖6。

圖6　爆震監(jiān)測(cè)模塊調(diào)試流程

本研究采用的爆震預(yù)測(cè)方法是經(jīng)驗(yàn)自燃誘導(dǎo)時(shí)間統(tǒng)計(jì)法，這個(gè)方法是來(lái)源于阿列紐斯(Arrhenius)函數(shù)，通過(guò)給定混合氣的幾個(gè)重要的相關(guān)參數(shù)如壓力、溫度等，來(lái)預(yù)測(cè)混合氣自燃的時(shí)間。自燃時(shí)間的計(jì)算公式為

(1)

式中：τ為誘導(dǎo)時(shí)間；IVC為進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉的時(shí)間，即缸內(nèi)終燃混合氣開(kāi)始進(jìn)行壓縮的曲軸轉(zhuǎn)角；thkn為自燃發(fā)生時(shí)刻的曲軸轉(zhuǎn)角，當(dāng)時(shí)間積分T=1時(shí)認(rèn)為缸內(nèi)混合氣產(chǎn)生自燃。誘導(dǎo)時(shí)間τ可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式獲得，本研究采用得到廣泛應(yīng)用的Douaud和Eyzat公式[7]來(lái)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

式中：P，A均為與燃料物理性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，其中P=1.9，A=1.012；ON為燃料的辛烷值，ON=130；p為瞬時(shí)的缸內(nèi)壓力；Tu為未燃?xì)怏w瞬時(shí)的溫度。通過(guò)聯(lián)立式(1)與式(2)可以計(jì)算出自燃發(fā)生的時(shí)刻，同時(shí)判斷出未燃混合氣是否在火焰正常傳播過(guò)來(lái)之前發(fā)生自燃產(chǎn)生爆震。

在GT-Power爆震預(yù)測(cè)模型中，模型的輸出參數(shù)為爆震指數(shù)KI、爆震發(fā)生的時(shí)刻和爆震強(qiáng)度[8]。爆震強(qiáng)度是指在爆震開(kāi)始時(shí)氣缸內(nèi)未燃?xì)怏w的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。爆震指數(shù)主要是用來(lái)表征發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震的可能性，可以通過(guò)改進(jìn)的爆震指數(shù)公式[9-10]進(jìn)行計(jì)算：

max[0,(1-(1-Φ)2)]×τ。

(3)

式中：km，V1分別表示爆震開(kāi)始時(shí)刻缸內(nèi)未燃?xì)怏w的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和缸內(nèi)體積，發(fā)生爆燃后未燃?xì)怏w全部參與爆燃，因此km即為參與爆燃的燃料質(zhì)量分?jǐn)?shù)；VTDC表示燃燒室的容積；Ta為反應(yīng)激活溫度；Tu為瞬時(shí)的未燃?xì)怏w溫度。

3　壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和爆

震現(xiàn)象的影響規(guī)律

壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)氣缸壓力和燃料開(kāi)始燃燒的時(shí)刻有很重要的影響，通過(guò)改變壓縮比和點(diǎn)火提前角可以調(diào)整燃料燃燒的放熱速率、氣缸內(nèi)的溫度和壓力，從而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震趨勢(shì)。利用GT-Power爆震預(yù)測(cè)模塊來(lái)研究不同壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震現(xiàn)象和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。

3.1壓縮比的影響

由圖7、圖8和圖9可以看出，當(dāng)壓縮比小于11時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未發(fā)生爆震現(xiàn)象，當(dāng)壓縮比大于等于11時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震現(xiàn)象,并且隨著壓縮比的增加發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震指數(shù)增大，即發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的可能性逐漸增大，爆震發(fā)生的時(shí)刻提前并且爆震的強(qiáng)度也增大。隨著壓縮比的增大，氣缸內(nèi)的燃燒壓力增大，燃燒速率加快，燃燒過(guò)后的氣體溫度升高，導(dǎo)致氣缸的爆震趨勢(shì)明顯增大，爆震發(fā)生時(shí)刻提前，并且爆震強(qiáng)度增大。由于強(qiáng)烈爆震對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能危害較大，所以在利用壓縮比改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能時(shí)需要盡量避免發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈爆震。通過(guò)降低壓縮比可以降低氣缸最高燃燒壓力，進(jìn)而降低爆震趨勢(shì)。

由圖10可以看出，隨著壓縮比的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀穆实淖兓厔?shì)是先降低后升高，當(dāng)壓縮比為13時(shí)燃?xì)庀穆首钚?。原因是隨著壓縮比的增大，氣缸內(nèi)的壓力和溫度不斷升高，氣體流動(dòng)性增強(qiáng)，有利于提高燃燒速度和燃燒效率，因此燃?xì)庀穆什粩嘟档?。但過(guò)高的壓縮比會(huì)導(dǎo)致燃料的爆燃可能性增大，造成氣缸內(nèi)燃料燃燒狀況惡化，燃料的燃燒效率下降，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庀穆试龃蟆?/p>

圖7　壓縮比對(duì)爆震指數(shù)的影響規(guī)律

圖8　壓縮比對(duì)爆震開(kāi)始時(shí)刻的影響規(guī)律

圖9　壓縮比對(duì)爆震強(qiáng)度的影響規(guī)律

圖10　壓縮比對(duì)燃?xì)庀穆实挠绊懸?guī)律

由圖11可以看出，隨著壓縮比的增大，NOx的排放量不斷增大。其主要原因是隨著壓縮比的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壓力和溫度不斷增大，此時(shí)，混合氣體中具有較充足的氧氣，從而造成NOx的排放量不斷增大。

圖11　壓縮比對(duì)NOx排放量的影響規(guī)律

由圖12和圖13可知，壓縮比的變化對(duì)CO排放量和HC排放量的影響非常小。其主要原因是在發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃狀態(tài)下，壓縮比的改變對(duì)排氣溫度的影響和對(duì)混合氣含氧量等方面的影響較小，因此，壓縮比改變后，發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放量和HC的排放量基本沒(méi)有變化。

圖12　壓縮比對(duì)CO排放量的影響規(guī)律

圖13　壓縮比對(duì)HC排放量的影響規(guī)律

由圖14可以看出，隨著壓縮比的增大，氣缸壓力不斷增大。氣缸壓力過(guò)大會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的爆燃，不僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性造成影響，還會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

圖14　壓縮比對(duì)氣缸壓力的影響規(guī)律

由圖15可以看出，隨著壓縮比的增大發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩先增大后減小。其主要原因是在壓縮比較小時(shí)，隨著壓縮比的增大，氣缸內(nèi)燃料燃燒速度加快，膨脹做功增大，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增大；當(dāng)壓縮比過(guò)大時(shí)，隨著壓縮比的增大，燃料燃燒狀況不斷惡化，并會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重爆燃現(xiàn)象，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩不斷下降，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞。

圖15　壓縮比對(duì)扭矩的影響規(guī)律

3.2點(diǎn)火提前角的影響

圖16、圖17、圖18分別示出了標(biāo)定功率下點(diǎn)火提前角對(duì)爆震指數(shù)、爆震開(kāi)始時(shí)刻和爆震強(qiáng)度的影響規(guī)律。當(dāng)點(diǎn)火提前角小于27°時(shí)未發(fā)生爆震現(xiàn)象，當(dāng)點(diǎn)火提前角大于等于27°時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震現(xiàn)象，并且隨著點(diǎn)火提前角的增大爆震的趨勢(shì)明顯增大，爆震發(fā)生時(shí)刻提前，爆震強(qiáng)度增大。隨著點(diǎn)火提前角的增大，氣缸內(nèi)燃料的燃燒始點(diǎn)提前，導(dǎo)致氣缸壓力峰值出現(xiàn)的位置提前，氣缸壓力增大，燃燒速率加快，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震開(kāi)始時(shí)刻提前，爆震的強(qiáng)度也增大。

圖16　點(diǎn)火提前角對(duì)爆震指數(shù)的影響規(guī)律

圖17　點(diǎn)火提前角對(duì)爆震開(kāi)始時(shí)刻的影響規(guī)律

圖18　點(diǎn)火提前角對(duì)爆震強(qiáng)度的影響規(guī)律

由圖19可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的增大，燃?xì)庀穆食尸F(xiàn)的變化趨勢(shì)是先減小后增大，當(dāng)點(diǎn)火提前角為-21°時(shí)燃?xì)庀穆首钚　?/p>

圖19　點(diǎn)火提前角對(duì)燃?xì)庀穆实挠绊懸?guī)律

由圖20可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的提前，NOx排放量也逐漸升高。主要原因是隨著點(diǎn)火提前角的增大，燃料的燃燒始點(diǎn)不斷提前，活塞到達(dá)上止點(diǎn)前燃料的燃燒比例增大，氣缸內(nèi)的壓力和溫度不斷升高，從而使NOx的排放量不斷增大。

圖20　點(diǎn)火提前角對(duì)NOx排放量的影響規(guī)律

由圖21可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的提前，CO的排放量基本沒(méi)有太大變化。主要原因是CO的生成主要受混合氣的含氧量以及混合氣的均勻程度等影響，而點(diǎn)火提前角的變化不能改變這些因素，因此點(diǎn)火提前角的變化對(duì)CO的生成基本沒(méi)有影響。

圖21　點(diǎn)火提前角對(duì)CO排放量的影響規(guī)律

由圖22可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的提前，HC的排放量基本沒(méi)有太大變化。其主要原因是HC的生成主要受排氣溫度影響，此時(shí)氣缸內(nèi)的燃料燃燒屬于稀燃狀態(tài)，隨著點(diǎn)火提前角的提前，排氣溫度的變化較小，所以對(duì)HC的排放量的影響較小。

圖22　點(diǎn)火提前角對(duì)HC排放量的影響規(guī)律

由圖23可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的增大氣缸壓力不斷增大。其主要原因是隨著點(diǎn)火提前角的增大，燃料的燃燒始點(diǎn)提前，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前燃料燃燒的比例不斷增加，使得氣缸內(nèi)壓力不斷增大。

圖23　點(diǎn)火提前角對(duì)氣缸壓力的影響規(guī)律

由圖24可以看出，隨著點(diǎn)火提前角的增大，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩先增大后減小。其主要原因是隨著點(diǎn)火提前角的增大氣缸內(nèi)壓力增大，燃料的燃燒效率提高，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不斷增大，當(dāng)點(diǎn)火提前角過(guò)大時(shí)，燃料在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前燃燒的比例過(guò)大，從而活塞上行所做的負(fù)功過(guò)大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩開(kāi)始下降。

圖24　點(diǎn)火提前角對(duì)扭矩的影響規(guī)律

通過(guò)分析壓縮比和點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和爆震的影響可以看出，在一定的范圍內(nèi)，隨著爆震強(qiáng)度的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩增大，燃?xì)庀穆式档?。因?yàn)檩p微爆震能夠促進(jìn)氣缸內(nèi)燃料的燃燒，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，因此在一定范圍內(nèi)可以通過(guò)對(duì)壓縮比和點(diǎn)火提前角進(jìn)行優(yōu)化來(lái)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

4　結(jié)論

a) 隨著壓縮比的增大，爆震可能性增大，爆震開(kāi)始的時(shí)刻提前，爆震強(qiáng)度也增大，燃?xì)庀穆食尸F(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì);

b) 隨著點(diǎn)火提前角的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震可能性增大，爆震開(kāi)始時(shí)刻提前，爆震強(qiáng)度基本不變，燃?xì)庀穆食尸F(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，NOx排放量不斷增大，點(diǎn)火提前角過(guò)大會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降。

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[編輯：姜曉博]

Study and Analysis on Knock of Natural Gas Engine Based on GT-Power

MA Zhenzhen, LIU Ruixiang, LIU Yongqi, ZHENG Bin

(School of Transportation and Vehicle Engineering, Shandong University of Technology, Zibo255000, China)

In order to improve the engine combustion status and performance, the knock phenomenon of turbocharged natural gas engine for power generation was researched. The simulation model of the whole engine was built with GT-Power software and verified by comparing the simulation data and test data, then the simulation and calculation of engine performance and knock phenomenon were conducted with the self-built knock prediction model, and the numerical results were finally analyzed. The results show that the possibility of knock increases, the knock timing advances, the knock intensity increases, the specific gas consumption first decreases and then increases with the increase of compression ratio. The specific gas consumption is the minimum when the compression ratio is 13. With the increase of ignition advance angle, the knock characteristics keep the same changes as with the compression ratio except the knock intensity. The specific gas consumption is the minimum at the ignition advance angle of -21°.

natural gas engine； knock； performance simulation

2016-04-11；

2016-06-04

馬鎮(zhèn)鎮(zhèn)(1989—)，男，碩士，主要研究方向?yàn)樘烊粴獍l(fā)動(dòng)機(jī)性能模擬與研究；mazhenyouxiang@163.com。

劉瑞祥(1963—)，男，教授，主要研究方向?yàn)閯?dòng)力機(jī)械測(cè)試及電子控制技術(shù)、動(dòng)力機(jī)械工作過(guò)程及數(shù)值模擬和動(dòng)力機(jī)械及工程的熱傳遞過(guò)程；lrxdlut@sina.com。

10.3969/j.issn.1001-2222.2016.05.009

TK431

B

1001-2222(2016)05-0043-07