【摘 要】
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甲醇被认为是最有发展前景的替代燃料之一,2021年我国甲醇产能达到9690万吨,且与汽、柴油相比成本较低,所以将甲醇作为燃料供给是可行的。目前甲醇发动机的应用较少,只有吉利汽车有成熟的产品,2021年工信部又将甲醇汽车纳入绿色产品供给工程,因此开发推广甲醇发动机对我国双碳目标的实现具有重要意义。本课题采用试验加仿真的研究方法,针对一台采用了当量燃烧加EGR（废气再循环）系统和TWC（三元催化转换器
【基金项目】
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发动机企业横向课题《M100 点燃式甲醇发动机性能开发》；
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甲醇被认为是最有发展前景的替代燃料之一,2021年我国甲醇产能达到9690万吨,且与汽、柴油相比成本较低,所以将甲醇作为燃料供给是可行的。目前甲醇发动机的应用较少,只有吉利汽车有成熟的产品,2021年工信部又将甲醇汽车纳入绿色产品供给工程,因此开发推广甲醇发动机对我国双碳目标的实现具有重要意义。本课题采用试验加仿真的研究方法,针对一台采用了当量燃烧加EGR（废气再循环）系统和TWC（三元催化转换器）技术路线的点燃式重型M100甲醇发动机的性能展开研究,并搭建了GT-POWER一维仿真模型,重点研究了配气相位、EGR率和压缩比对甲醇发动机的影响,具体研究工作如下:（1）对原机的进、排气相位在不改变气门型线的基础上进行配气相位的优化仿真,通过将进排气门的型线进行交叉仿真试验,得到1100r/min、1300r/min和1900r/min三个转速下的最佳配气相位参考点,分别将三组最佳的配气相位参考点应用到其它转速上,对比这几组配气相位对发动机整体运行情况的影响,最终通过优化后的数据选择一组对所有转速优化效果最好的配气相位。在发动机外特性工况下,对比优化前的发动机试验数据,在1100r/min时进气量最大增加了0.8%,功率和扭矩最大提升了0.83%,燃油消耗率最大下降了0.016%。（2）研究不同EGR率及EGR冷却温度对发动机动力性、经济性、排放性及燃烧特性参数的影响,在保证发动机动力性不变的前提下,确定发动机最佳EGR率范围和EGR冷却温度。通过分析发现,EGR率增大后,缸内燃烧温度随EGR率的增加而降低,燃烧持续期逐渐变长,燃烧放热速率降低,缸压峰值逐渐变小;发动机的功率、扭矩和NOX排放均有明显的降低,燃油消耗率明显升高,建议当转速为1100r/min时,最大EGR率在15%左右,当转速为1300r/min时,最大EGR率在20%左右,当转速为1900r/min时,最大EGR率在25%左右。当EGR冷却温度升高后,发动机的功率、扭矩和燃油消耗率均开始降低,NOX排放逐渐升高,所以EGR冷却温度应保持在一个较低的温度下。（3）探究了11.6、11.9、12.2、12.5、12.8、13.1和13.4等7个压缩比对发动机动力性、经济性、排放性以及燃烧特性参数的影响,确定甲醇发动机的最佳压缩比。在对压缩比进行优化仿真的过程中,当发动机压缩比达到13.1时,发动机会在最大扭矩转速1300r/min时出现爆震现象,将点火时刻由上止点前10.5°CA推迟到上止点前9.5°CA后,爆震现象消失,且此时的发动机性能参数得到明显优化,继续增大压缩比后优化效果不明显,所以选用13.1为甲醇发动机的最佳压缩比。
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