天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動的試驗分析與仿真研究

【摘要】： 近年來,隨著石油供給矛盾的日益加劇以及汽車排放法規(guī)的日益嚴格,采用天然氣作為動力機械的替代燃料,能夠在很大程度上解決動力機械對傳統(tǒng)燃油類燃料的依賴性。 由于天然氣的燃燒速率較慢,易產(chǎn)生燃燒循環(huán)變動現(xiàn)象,采用稀燃技術(shù)時會加劇燃燒循環(huán)變動。本文以天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動為研究對象,通過試驗與仿真方法,對燃燒循環(huán)變動的影響因素及誘發(fā)因素進行了研究。 本文首先以LabVIEW為平臺,開發(fā)了一套發(fā)動機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),通過借助高速采集卡,可以完成包括缸內(nèi)壓力等參數(shù)的多參數(shù)采集功能。采集系統(tǒng)可以完成對發(fā)動機缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的分析,得到燃燒放熱率以及平均指示壓力表征的燃燒循環(huán)變動率。并以此系統(tǒng)為基礎搭建了發(fā)動機實驗臺架。通過發(fā)動機臺架試驗,得到了進行天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動實驗研究的經(jīng)濟樣本容量。并在此基礎上,著重研究了在不同工況下,發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、過量空氣系數(shù)以及點火提前角對于燃燒循環(huán)變動的影響。 本文還利用GT-Power與Simulink建立了天然氣發(fā)動機的聯(lián)合仿真模型,通過Simulink控制GT-Power發(fā)動機模型中的部分參數(shù),對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度以及過量空氣系數(shù)對燃燒循環(huán)變動的影響進行了仿真研究,通過與實驗結(jié)果的比較探究了各影響因素的影響機理,并利用模型探討了壓縮比和冷卻水溫對燃燒循環(huán)變動的影響,得到了仿真模型的適用性。 最后通過在Simulink平臺下建立的發(fā)動機零維模型,仿真研究了殘余廢氣系數(shù)波動、點火時刻波動、進氣壓力波動這幾種燃燒循環(huán)變動的主要誘發(fā)因素。研究了其在不同工況下對于天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動的影響規(guī)律,探究了不同誘發(fā)因素的誘發(fā)程度,并由此得到了不同的誘發(fā)因素對于燃燒循環(huán)變動的誘發(fā)機理。 【關鍵詞】：CNG發(fā)動機 LabVIEW 燃燒循環(huán)變動 GT-Power-Similink聯(lián)合仿真
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK431
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 選題背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢11-20
• 1.2.1 天然氣發(fā)動機的燃燒循環(huán)變動11-18
• 1.2.2 發(fā)動機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18-20
• 1.3 論文的主要工作內(nèi)容20-21
• 2 發(fā)動機數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的開發(fā)與試驗系統(tǒng)搭建21-39
• 2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)21-26
• 2.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體性能要求及組成21-22
• 2.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件組成22-23
• 2.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件開發(fā)23-26
• 2.2 燃燒過程數(shù)值分析系統(tǒng)開發(fā)26-33
• 2.2.1 燃燒規(guī)律影響因素的確定27-29
• 2.2.2 燃燒放熱率的數(shù)值計算29-32
• 2.2.3 平均有效壓力表征的燃燒循環(huán)變動率的計算32-33
• 2.3 天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動研究的試驗系統(tǒng)33-37
• 2.3.1 發(fā)動機試驗系統(tǒng)組成33-36
• 2.3.2 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的試驗應用36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 3 天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動影響因素的研究39-49
• 3.1 燃燒循環(huán)變動的經(jīng)濟樣本容量的研究39-40
• 3.2 天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動的影響因素研究40-48
• 3.2.1 過量空氣系數(shù)對燃燒循環(huán)變動的影響研究41-43
• 3.2.2 發(fā)動機轉(zhuǎn)速對燃燒循環(huán)變動的影響研究43-44
• 3.2.3 節(jié)氣門開度對燃燒循環(huán)變動的影響研究44-45
• 3.2.4 點火時刻對燃燒循環(huán)變動的影響研究45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 燃燒循環(huán)變動影響因素的仿真研究49-63
• 4.1 在GT-Power中建立天然氣發(fā)動機一維仿真模型49-52
• 4.2 利用MATLAB/Simulink與GT-Power建立聯(lián)合仿真模型52-56
• 4.3 過量空氣系數(shù)對燃燒循環(huán)變動的影響研究56-58
• 4.4 轉(zhuǎn)速對燃燒循環(huán)變動的影響研究58-59
• 4.5 節(jié)氣門開度對燃燒循環(huán)變動的影響研究59-60
• 4.6 壓縮比和水溫對燃燒循環(huán)變動的影響60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-63
• 5 燃燒循環(huán)變動誘發(fā)因素的仿真研究63-77
• 5.1 在Simulink中建立天然氣發(fā)動機零維仿真模型63-69
• 5.2 殘余廢氣系數(shù)波動對燃燒循環(huán)變動的影響研究69-71
• 5.3 進氣壓力波動對燃燒循環(huán)變動的影響研究71-73
• 5.4 點火時刻對燃燒循環(huán)變動的影響研究73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-77
• 6 全文總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-87
• 學位論文數(shù)據(jù)集87

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