基于可调参数的某发动机性能优化研究
发布时间：2022-09-17 12:32
在发动机研发过程中,从产品研发,优化到试验阶段都可对发动机性能进行优化。发动机标定试验作为发动机试验阶段中极其重要的一个环节,对发动机的动力性、经济性和排放性能改善有着至关重要的作用。在标定过程中对各性能参数进行综合考虑并寻求一种综合效果最佳的理想方案将是一项复杂繁琐的工作,对标定工程师的理论和实践能力要求都很高,因此,为了便于标定工程师高效完成标定试验,对标定过程中主要的可调参数进行仿真优化研究显得尤为重要。本文的主要研究内容是以团队在研的某汽油机为研究对象,分析该发动机的主要可调参数对其动力性、经济性、燃烧过程和排放性的影响,通过构建数值模型并采用多目标优化方法,得到满足多目标开发要求的可调参数MAP图,在发动机标定试验中为标定工程师提供了一定的参考和指导。主要研究内容有:（1）搭建了汽油机性能仿真模型并利用试验数据对该模型进行标定,确保其模型计算符合实际状态,以用作指导实践的有效参考依据。基于搭建的GT-POWER模型,分析了空燃比、点火时刻和配气相位对发动机扭矩和燃油消耗率的影响。结果表明,空燃比在较高转速对扭矩影响明显,且在全转速内对有效燃油消耗率影响较显著;随着空燃比的增加...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 发动机数值模拟技术研究现状
1.2.2 发动机可调参数研究现状
1.2.3 优化软件研究现状
1.3 研究主要内容
1.4 本章小结
2 发动机性能仿真理论及模型搭建
2.1 发动机整机工作过程数值模拟理论
2.1.1 进排气系统一维非定常流动理论
2.1.2 缸内热力学过程理论
2.2 发动机性能仿真平台建立与标定
2.2.1 性能仿真模型的建立
2.2.2 性能仿真模型标定
2.3 本章小结
3 可调参数对发动机动力性和经济性的影响
3.1 发动机参数分类及评价指标
3.2 空燃比对发动机动力性和经济性的影响
3.2.1 空燃比参数的分析
3.2.2 空燃比随转速和负荷的变化规律
3.2.3 空燃比对发动机动力性和经济性的影响
3.3 点火时刻对发动机动力性和经济性的影响
3.3.1 点火时刻参数分析
3.3.2 点火时刻随转速和负荷的变化规律
3.3.3 点火时刻对发动机动力性和经济性的影响
3.4 配气相位对发动机动力性和经济性的影响
3.4.1 配气相位参数分析
3.4.2 配气相位对发动机动力性和经济性的影响
3.5 本章小结
4 可调参数对发动机燃烧过程及排放性的影响
4.1 发动机缸内燃烧模型建立及验证
4.1.1 缸内燃烧模型的建立
4.1.2 缸内燃烧模型的验证
4.2 空燃比对发动机燃烧过程和排放性能的影响
4.2.1 空燃比对燃烧过程参数的影响
4.2.2 空燃比对排放性能的影响
4.3 点火时刻对发动机燃烧过程和排放性能的影响
4.3.1 点火时刻对燃烧过程参数的影响
4.3.2 点火时刻对排放性能的影响
4.4 本章小结
5 空燃比和点火时刻仿真优化
5.1 优化概述
5.2 试验设计
5.2.1 试验设计变量和响应
5.2.2 试验设计方法
5.3 近似模型建立
5.4 基于近似模型的多目标优化
5.4.1 多目标优化方法
5.4.2 优化算法基本原理
5.4.3 优化模型建立
5.5 优化结果分析
5.5.1 空燃比和点火时刻计算结果分析
5.5.2 发动机动力性和经济性优化结果分析
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多目标优化的发动机性能模型标定[J]. 穆建华,夏志豪,卢兆强,梁源飞. 内燃机与动力装置. 2014(05)
[2]某重型汽车动力性与燃油经济性仿真与匹配优化[J]. 杜子学,颜溯,刘记君. 汽车技术. 2011(10)
[3]基于燃油经济性的汽车动力传动系匹配优化[J]. 杜子学,刘记君. 汽车工程师. 2011(04)
[4]基于粒子群神经网络优化氢发动机点火提前角[J]. 王丽君,杨振中,张庆波,葛临东. 小型内燃机与摩托车. 2010(04)
[5]缸内直喷汽油机喷雾、混合气形成和燃烧过程的三维数值模拟[J]. 白云龙,王志,帅石金,王建昕. 燃烧科学与技术. 2010(02)
[6]配气相位对天然气发动机燃烧和排放的影响[J]. 焦运景,张惠明,杨志勇,张自立,司鹏,程辉. 农业机械学报. 2009(08)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]高速汽油机燃用丁醇汽油的性能及化学反应机理研究[D]. 刘凯敏.湖南大学 2018
[3]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
[4]活塞式煤油发动机点火提前角仿真计算与试验研究[D]. 李冰林.南京航空航天大学 2011
[5]二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究[D]. 陈林林.南京航空航天大学 2009
[6]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
硕士论文
[1]配气相位对阿特金森循环汽油机经济性影响规律研究[D]. 徐英健.吉林大学 2018
[2]Atkinson循环发动机的改型设计及多目标优化[D]. 李灿.湖南大学 2018
[3]基于热功转换过程相似性研究的汽油机性能标准数模开发[D]. 胡涛.湖南大学 2018
[4]某摩托车用高速汽油机性能优化研究[D]. 任翠翠.湖南大学 2018
[5]缸内直喷汽油机喷射参数对燃烧过程的影响[D]. 邓绮慧.吉林大学 2017
[6]基于FIRE氢内燃机点火提前角优化[D]. 杨敏敏.华北水利水电大学 2017
[7]摩托车用高速汽油机性能仿真及优化研究[D]. 罗亚妮.湖南大学 2017
[8]基于改进遗传算法的高速汽油机性能优化方法研究[D]. 郝蒙蒙.天津大学 2017
[9]配气机构参数对汽油机低速扭矩影响的研究[D]. 贾银.吉林大学 2016
[10]Otto循环改Atkinson循环汽油机的设计开发及实验研究[D]. 陈小强.湖南大学 2016
本文编号：3679229
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 发动机数值模拟技术研究现状
1.2.2 发动机可调参数研究现状
1.2.3 优化软件研究现状
1.3 研究主要内容
1.4 本章小结
2 发动机性能仿真理论及模型搭建
2.1 发动机整机工作过程数值模拟理论
2.1.1 进排气系统一维非定常流动理论
2.1.2 缸内热力学过程理论
2.2 发动机性能仿真平台建立与标定
2.2.1 性能仿真模型的建立
2.2.2 性能仿真模型标定
2.3 本章小结
3 可调参数对发动机动力性和经济性的影响
3.1 发动机参数分类及评价指标
3.2 空燃比对发动机动力性和经济性的影响
3.2.1 空燃比参数的分析
3.2.2 空燃比随转速和负荷的变化规律
3.2.3 空燃比对发动机动力性和经济性的影响
3.3 点火时刻对发动机动力性和经济性的影响
3.3.1 点火时刻参数分析
3.3.2 点火时刻随转速和负荷的变化规律
3.3.3 点火时刻对发动机动力性和经济性的影响
3.4 配气相位对发动机动力性和经济性的影响
3.4.1 配气相位参数分析
3.4.2 配气相位对发动机动力性和经济性的影响
3.5 本章小结
4 可调参数对发动机燃烧过程及排放性的影响
4.1 发动机缸内燃烧模型建立及验证
4.1.1 缸内燃烧模型的建立
4.1.2 缸内燃烧模型的验证
4.2 空燃比对发动机燃烧过程和排放性能的影响
4.2.1 空燃比对燃烧过程参数的影响
4.2.2 空燃比对排放性能的影响
4.3 点火时刻对发动机燃烧过程和排放性能的影响
4.3.1 点火时刻对燃烧过程参数的影响
4.3.2 点火时刻对排放性能的影响
4.4 本章小结
5 空燃比和点火时刻仿真优化
5.1 优化概述
5.2 试验设计
5.2.1 试验设计变量和响应
5.2.2 试验设计方法
5.3 近似模型建立
5.4 基于近似模型的多目标优化
5.4.1 多目标优化方法
5.4.2 优化算法基本原理
5.4.3 优化模型建立
5.5 优化结果分析
5.5.1 空燃比和点火时刻计算结果分析
5.5.2 发动机动力性和经济性优化结果分析
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多目标优化的发动机性能模型标定[J]. 穆建华,夏志豪,卢兆强,梁源飞. 内燃机与动力装置. 2014(05)
[2]某重型汽车动力性与燃油经济性仿真与匹配优化[J]. 杜子学,颜溯,刘记君. 汽车技术. 2011(10)
[3]基于燃油经济性的汽车动力传动系匹配优化[J]. 杜子学,刘记君. 汽车工程师. 2011(04)
[4]基于粒子群神经网络优化氢发动机点火提前角[J]. 王丽君,杨振中,张庆波,葛临东. 小型内燃机与摩托车. 2010(04)
[5]缸内直喷汽油机喷雾、混合气形成和燃烧过程的三维数值模拟[J]. 白云龙,王志,帅石金,王建昕. 燃烧科学与技术. 2010(02)
[6]配气相位对天然气发动机燃烧和排放的影响[J]. 焦运景,张惠明,杨志勇,张自立,司鹏,程辉. 农业机械学报. 2009(08)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]高速汽油机燃用丁醇汽油的性能及化学反应机理研究[D]. 刘凯敏.湖南大学 2018
[3]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
[4]活塞式煤油发动机点火提前角仿真计算与试验研究[D]. 李冰林.南京航空航天大学 2011
[5]二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究[D]. 陈林林.南京航空航天大学 2009
[6]基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D]. 张勇.湖南大学 2009
硕士论文
[1]配气相位对阿特金森循环汽油机经济性影响规律研究[D]. 徐英健.吉林大学 2018
[2]Atkinson循环发动机的改型设计及多目标优化[D]. 李灿.湖南大学 2018
[3]基于热功转换过程相似性研究的汽油机性能标准数模开发[D]. 胡涛.湖南大学 2018
[4]某摩托车用高速汽油机性能优化研究[D]. 任翠翠.湖南大学 2018
[5]缸内直喷汽油机喷射参数对燃烧过程的影响[D]. 邓绮慧.吉林大学 2017
[6]基于FIRE氢内燃机点火提前角优化[D]. 杨敏敏.华北水利水电大学 2017
[7]摩托车用高速汽油机性能仿真及优化研究[D]. 罗亚妮.湖南大学 2017
[8]基于改进遗传算法的高速汽油机性能优化方法研究[D]. 郝蒙蒙.天津大学 2017
[9]配气机构参数对汽油机低速扭矩影响的研究[D]. 贾银.吉林大学 2016
[10]Otto循环改Atkinson循环汽油机的设计开发及实验研究[D]. 陈小强.湖南大学 2016
本文编号：3679229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3679229.html
