天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)及配氣相位優(yōu)化研究

【摘要】：隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,石油資源短缺和環(huán)境污染加劇的問題日益凸顯,對車用發(fā)動機(jī)的傳統(tǒng)石油燃料及其燃燒方式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),迫使人們加快了車用發(fā)動機(jī)代用燃料的研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)程。天然氣由于具有排放污染低、資源豐富、價格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ拇萌剂?。但天然氣發(fā)動機(jī)存在其動力性與汽油機(jī)相比明顯下降、燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性變差等問題急需研究解決,而目前國內(nèi)外專家、學(xué)者對天然氣發(fā)動機(jī)的研究大多是在發(fā)動機(jī)滿負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行的,對天然氣發(fā)動機(jī)在中、低負(fù)荷工況下的性能研究較少。 天然氣發(fā)動機(jī)換氣過程進(jìn)行的好壞,對發(fā)動機(jī)性能有著直接影響,而發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)和配氣相位是影響發(fā)動機(jī)換氣過程質(zhì)量的主要因素,對充氣效率有著決定性的影響。改變目前傳統(tǒng)天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管單一固定式結(jié)構(gòu)以及發(fā)動機(jī)配氣相位固定不變的狀態(tài),采用可變進(jìn)氣歧管及可變配氣相位技術(shù)可以較好的改善天然氣發(fā)動機(jī)換氣質(zhì)量,提高發(fā)動機(jī)充氣效率,進(jìn)而在一定程度上改善天然氣發(fā)動機(jī)動力性下降的不足。 論文利用GT-Power仿真軟件建立了一個燃用壓縮天然氣燃料的汽油發(fā)動機(jī)仿真模型。根據(jù)壓縮天然氣的理化特性,改進(jìn)了原汽油發(fā)動機(jī)的燃料供給和噴射系統(tǒng)模型,在軟件燃料庫中新增了天然氣組分乙烷和丁烷燃料庫,建立了燃用壓縮天然氣的發(fā)動機(jī)仿真分析系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)較為全面的分析了不同負(fù)荷下進(jìn)排氣系統(tǒng)及配氣相位對發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的影響,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案。 通過對發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及配氣相位等參數(shù)的優(yōu)化,該天然氣發(fā)動機(jī)在不同負(fù)荷狀態(tài)下的動力性、經(jīng)濟(jì)性都得到了不同程度的改善。其中,在25%負(fù)荷時,優(yōu)化后的天然氣發(fā)動機(jī)最大扭矩和最大功率與優(yōu)化前相比分別提高了8.2%、11.2%,燃?xì)庀穆氏陆盗?.1%;在50%負(fù)荷時,優(yōu)化后的天然氣發(fā)動機(jī)最大扭矩和最大功率與優(yōu)化前相比分別提高了15.1%、14.2%,燃?xì)庀穆氏陆盗?.4%;在100%負(fù)荷時,優(yōu)化后的天然氣發(fā)動機(jī)最大扭矩和最大功率與優(yōu)化前相比分別提高了9.1%、11.9%,燃?xì)庀穆氏陆盗?.1%。 論文研究結(jié)果對進(jìn)一步深入展開對天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及配氣相位參數(shù)對發(fā)動機(jī)性能影響的研究奠定了一定的基礎(chǔ),為天然氣發(fā)動機(jī)的模擬仿真開發(fā)提供一些參考,同時也對其它代用燃料發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值仿真研究具有一定的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機(jī)性能 模擬仿真 進(jìn)排氣系統(tǒng) 可變配氣相位
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK433
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-12
• 1.1.1 研究背景8-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.3 天然氣作為汽車替代能源的優(yōu)勢及問題12-14
• 1.4 發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用14-16
• 1.4.1 數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展的背景14
• 1.4.2 發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.3 數(shù)值模擬在天然氣發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用16
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)及配氣正時研究現(xiàn)狀18-32
• 2.1 進(jìn)、排氣系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 2.2 可變配氣相位技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀22-29
• 2.3 影響天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程的關(guān)鍵因素29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 天然氣發(fā)動機(jī)仿真系統(tǒng)建立32-43
• 3.1 汽油機(jī)仿真模型建立32-35
• 3.2 汽油機(jī)仿真模型驗(yàn)證35-36
• 3.3 乙烷燃料庫的建立36-38
• 3.3.1 焓擬合曲線系數(shù)的確定36
• 3.3.2 導(dǎo)熱系數(shù)的確定36-37
• 3.3.3 黏度的確定37-38
• 3.4 丁烷燃料庫的建立38-40
• 3.4.1 焓擬合曲線系數(shù)的確定38-39
• 3.4.2 導(dǎo)熱系數(shù)的確定39
• 3.4.3 黏度的確定39-40
• 3.5 發(fā)動機(jī)燃用汽油和天然氣對比40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 進(jìn)、排氣系統(tǒng)優(yōu)化43-64
• 4.1 進(jìn)氣管中波動效應(yīng)及能量損失分析43-46
• 4.1.1 進(jìn)氣管內(nèi)壓力波的形成、反射與合成43-45
• 4.1.2 進(jìn)氣管長度對充量系數(shù)的影響45
• 4.1.3 進(jìn)氣管沿程能量損失45-46
• 4.1.4 進(jìn)氣管局部能量損失46
• 4.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方案46-47
• 4.3 進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化47-53
• 4.3.1 進(jìn)氣總管長度優(yōu)化分析47-49
• 4.3.2 進(jìn)氣歧管長度優(yōu)化分析49-51
• 4.3.3 進(jìn)氣歧管直徑優(yōu)化分析51-53
• 4.4 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化53-61
• 4.4.1 排氣歧管長度優(yōu)化分析54-55
• 4.4.2 排氣歧管直徑優(yōu)化分析55-57
• 4.4.3 排氣總管長度優(yōu)化分析57-59
• 4.4.4 排氣總管直徑優(yōu)化分析59-61
• 4.5 進(jìn)排氣系統(tǒng)優(yōu)化前后性能對比分析61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 第五章 配氣相位優(yōu)化64-79
• 5.1 可變配氣相位理論64-65
• 5.2 可變配氣相位方案選擇65
• 5.3 可變配氣相位優(yōu)化計(jì)算分析65-76
• 5.3.1 進(jìn)氣開啟角/進(jìn)氣關(guān)閉角（IVO/IVC）優(yōu)化計(jì)算66-69
• 5.3.2 排氣開啟角/排氣關(guān)閉角（EVO/EVC）優(yōu)化計(jì)算69-72
• 5.3.3 進(jìn)、排氣配氣相位優(yōu)化組合72-76
• 5.4 配氣相位優(yōu)化前后性能對比分析76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果85

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EQ491電噴發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的匹配優(yōu)化計(jì)算    王建昕,帥石金,許元默,莊人雋

進(jìn)排氣管一維非定常流動計(jì)算方法的比較    方適應(yīng),鄧康耀,崔靜,顧宏中

內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)模擬計(jì)算新方法研究    焦天民,周龍保

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柴油機(jī)改天然氣單燃料發(fā)動機(jī)應(yīng)用研究    田龍

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電控燃?xì)饽ν熊嚢l(fā)動機(jī)的研究    徐遠(yuǎn)望

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CNG發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬    溫苗苗

凸輪優(yōu)化設(shè)計(jì)和配氣機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析    王迎新

發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)性能分析研究    李景淵

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究    王勇波

天然氣發(fā)動機(jī)多點(diǎn)順序噴射技術(shù)的開發(fā)研究    劉興華,陳永義,李鐵栓

壓燃式天然氣發(fā)動機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及展望    鄭清平,張惠明,張德福

1190NT天然氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能試驗(yàn)    趙紀(jì)君

2105型天然氣發(fā)動機(jī)用汽化-混合器的模擬試驗(yàn)    胡九章

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天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣門的研制    馮仁貴，李清觀，姚正剛

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TMS320LF2407在天然氣發(fā)動機(jī)控制中的應(yīng)用    方漢學(xué) ,胡桂苓 ,趙芳

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恢復(fù)天然氣(CNG)發(fā)動機(jī)動力性能的分析研究    趙作志;

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重汽集團(tuán)研發(fā)天然氣發(fā)動機(jī)    本報(bào)記者 鄭義

天然氣發(fā)動機(jī)首次進(jìn)入863計(jì)劃    記者 王建梁

天然氣發(fā)動機(jī)成新競爭點(diǎn)    關(guān)尚宇

大功率天然氣發(fā)動機(jī)成功點(diǎn)火    過國忠 許武英

鉆井用天然氣發(fā)動機(jī)獲突破    任繼凱　傅偉

濟(jì)柴研制鉆井用天然氣發(fā)動機(jī)填補(bǔ)國內(nèi)空白    記者 任繼凱　通訊員 傅偉

現(xiàn)代重工研發(fā)成功天然氣發(fā)動機(jī)    廣言

錫柴天然氣發(fā)動機(jī)再展“低碳”魅力    通訊員 陳燕　記者 嚴(yán)峻

我國功率最大天然氣發(fā)動機(jī)在錫柴成功點(diǎn)火    記者 過國忠　通訊員 許武英

大功率天然氣發(fā)動機(jī)達(dá)國際水平    柯吉

高性能大功率天然氣發(fā)動機(jī)燃燒系統(tǒng)開發(fā)研究    李樹生

稀燃天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)    焦運(yùn)景

滿足國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)壓縮天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程的研究    司鵬鹍

燃燒邊界條件對車用重型天然氣發(fā)動機(jī)燃燒及排放的影響    余小草

稀燃天然氣發(fā)動機(jī)燃燒循環(huán)變動特性及動力學(xué)特征研究    姚寶峰

壓燃式天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究    鄭清平

低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動機(jī)燃燒過程的試驗(yàn)研究    張德福

電控噴射稀燃天然氣發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究    竇慧莉

4SH-N天然氣發(fā)動機(jī)工作過程優(yōu)化及排放控制    楊立平

天然氣發(fā)動機(jī)氣缸蓋熱負(fù)荷及冷卻水腔內(nèi)沸騰傳熱研究    李智

天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)及配氣相位優(yōu)化研究    潘芝桂

大馬力天然氣發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬及分析    李春節(jié)

天然氣發(fā)動機(jī)稀薄燃燒試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬    吳家平

米勒循環(huán)天然氣發(fā)動機(jī)工作過程仿真與優(yōu)化研究    楊成

公交車用天然氣發(fā)動機(jī)國產(chǎn)化的層次分析法研究與規(guī)?；瘧?yīng)用    竇寶華

大缸徑天然氣發(fā)動機(jī)性能模擬    支琪

滿足國Ⅴ排放的天然氣發(fā)動機(jī)開發(fā)    張坤鵬

天然氣發(fā)動機(jī)電控噴射系統(tǒng)的研究    范龍飛

天然氣發(fā)動機(jī)空燃比控制系統(tǒng)研究與開發(fā)    趙海艷

大型天然氣發(fā)動機(jī)工作循環(huán)數(shù)值模擬分析    熊長君