汽油机缸内热功转换过程及动力性能的共性研究

发布时间：2017-07-16 06:22

  本文关键词：汽油机缸内热功转换过程及动力性能的共性研究

  更多相关文章： 汽油机 热功转换过程 指示热效率 动力性能 共性规律 仿真数模

【摘要】：迫于日益严格的油耗法规以及各种新能源动力的竞争压力,作为车用动力的主流形式的汽油机在开发过程中,节能减排是一项极为紧要的任务。鉴于目前大多数汽油机的热效率与指示性能相对较低,因此,提高缸内热功转换效率与循环做功能力是实现改善汽油机燃油消耗经济性和动力性能最有力手段之一。本文基于三台汽油机台架试验的实测数据,首先从发动机运行过程中的运行参数与设计参数出发对发动机性能的影响规律进行剖析,对汽油机缸内热功转换过程影响因素的共性规律进行深入地探究与总结,然后对传统内燃机理论的进一步扩展深入,这为建立汽油机性能开发的简化数模提供了思路和方法,为新一代发动机的正向开发指明方向。首先,本文以汽油机热功转换过程中缸内工质为研究对象,基于热力学平衡方程与状态方程,对影响热功转换过程最直接因素之一的缸内燃烧放热过程相关的基本理论进行系统地总结与归纳;将循环过程分解,将研究重点转换到研究对热功转换过程影响更为突出的高压做功循环上面来;定义影响热功转换过程的关键参数,这是研究共性规律的理论基础。鉴于现代发动机中性能的影响因素的维度与广度,都已经大大超出传统内燃机理论描述的范围,在更深入总结缸内热功转换过程影响因素共性规律的基础上,扩展了发动机性能原有控制方程的维度和广度;并通过与实测数据的对比验证修正后控制方程的计算精度,以此为基础研究了汽油机热功转换过程影响因素的共性规律。接着,基于热力学和数值模拟计算的基本知识,利用修正后的控制方程,在EXCEL VB语言环境下开发了缸内热功转换过程简化仿真数模。数模校准后,只需要气缸结构参数和发动机的控制及运行参数就能较为精确地模拟热功转换过程,能比较精确的计算各参数对缸内气热功转换过程的影响。该数模是一台虚拟发动机,以进气参数、过量空气系数、燃烧效率、点火时刻、进排气门相位、燃烧持续期等作为控制变量,能快捷方便地计算发动机的主要性能参数。最后,将仿真数模应用于一款汽油机,仿真结果表明:该数模能较为精确地反映发动机热功转换过程中的规律,此数模可用于对缸内热功转换过程进行敏感性研究。在此基础上,本文总结得到了等爆震倾向下提高缸内热功转换效率的多参数优化策略,通过合理采用几何压缩比、加速燃烧速率、推迟进气门关闭角以及推迟点火提前角,可有效改善缸内热功转换过程,同时又避免产生爆震。
【关键词】：汽油机 热功转换过程 指示热效率 动力性能 共性规律 仿真数模
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 发动机正向开发的数值式概念设计11-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.4 本文研究内容及目的14-16
• 第2章 汽油机缸内热功转换过程16-26
• 2.1 汽油机的主要工作指标16-17
• 2.2 缸内热力学平衡方程17-20
• 2.2.1 发动机能量守恒方程17-19
• 2.2.2 质量守恒方程19
• 2.2.3 混合气内能方程19-20
• 2.3 发动机缸内热功转换过程20-25
• 2.3.1 缸内燃烧放热规律20-21
• 2.3.2 缸内热功转换过程的分解及其影响因素21-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 汽油机缸内热功转换过程共性规律的量化研究26-42
• 3.1 汽油机性能对标试验26-28
• 3.2 汽油机热功转换效率的共性研究28-34
• 3.2.1 缸内热功转换效率影响因素的共性规律28-31
• 3.2.2 热功转换效率控制方程的修正31-33
• 3.2.3 缸内热功转换效率控制方程的应用33-34
• 3.3 汽油机热功转换能力的共性研究34-40
• 3.3.1 汽油机动力性能影响因素的分解与细化36-38
• 3.3.2 IMEP控制方程的验证与应用38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 缸内热功转换过程的简化仿真模型42-56
• 4.1 汽油机缸内热功转换过程的数学简化模型42-49
• 4.1.1 缸内热功转换过程简化模型的建立42-47
• 4.1.2 简化数模的校准47-49
• 4.2 基于简化数模的汽油机性能改进技术路线预测49-55
• 4.2.1 热功转换效率影响参数的敏感性研究49-52
• 4.2.2 爆震趋势的数值描述及其影响因素分析52-54
• 4.2.3 汽油机燃油经济性预测54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 全文总结及展望56-58
• 参考文献58-61
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和获得成果61-62
• 致谢62

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本文编号：547401