汽油机换气过程性能共性规律的分析

发布时间：2017-09-11 04:40

  本文关键词：汽油机换气过程性能共性规律的分析

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【摘要】：换气过程是发动机工作循环得以不断进行的保证,其完善与否直接影响发动机的动力性、经济性及排放性能。国内针对换气过程性能共性规律较为系统的研究还较少,本文以试验为基础,结合试验数据与理论分析对汽油机换气过程性能共性规律进行分析,着重研究了换气参数本身的变化规律、影响因素及其对发动机性能的影响。这不仅对改善换气过程性能以提高发动机性能具有重要的意义,而且能够为同类型发动机正向开发的概念设计、数模优化及台架标定提供一定的指导。本文首先对样机信息、试验内容进行介绍,结合试验数据运用GT-Power进行了部分仿真模拟。系统地展示了泵气损失、缸内残余废气系数(RGF)及充量系数等参数随转速、负荷的变化规律及其原因。然后,进一步分析了换气过程参数对发动机性能的影响。通过分析得出换气过程的各个参数中对发动机动力性影响最大的是进气密度,充量系数次之。对油耗公式进行推导,发现优化泵气损失,减少其占缸内高压循环平均指示压力的比值,能够增大有效热效率,改善发动机的燃油经济性。同时,通过数据的分析可以得出适当的增大缸内RGF能改善发动机部分负荷下的燃油经济性及氮氧化物的排放,但过大的缸内RGF会使得燃烧恶化、一氧化碳及碳氢化合物排放急剧上升。随后,结合数据对换气过程参数的影响因素进行分析。通过对进、排气动态效应的分析揭示了进、排气系统压力波动对充量系数的影响。论文将泵气损失影响因素分解为三部分,并对其分析合成,发现其合成值与泵气损失的变化规律非常相似,从而揭示了泵气损失随转速及负荷变化的内在原因。在课题组的帮助下研究了进、排气压差与泵气损失的关系,将一种更为简单及节约成本的泵气损失测量方法应用于本论文换气性能的研究,即:低速时,泵气损失近似等于进排气压差,高速时,泵气损失近似等于进排气压差与进、排气阀处压降之和。对缸内RGF影响因素进行了分析,发现对缸内RGF影响最大的因素是进气压力。最后,结合数据编写了一款整车运动下发动机瞬态性能检测分析与控制软件,可快速方便地分析并显示出整车瞬态下运行参数的变化情况。
【关键词】：换气过程 充量系数 泵气损失 缸内残余废气系数 共性规律
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 汽油机换气过程的研究概况14-17
• 1.2.1 国外换气过程的研究现状14-16
• 1.2.2 国内换气过程的研究现状16-17
• 1.3 论文研究的主要目的和内容17-18
• 1.3.1 研究主要目的17
• 1.3.2 研究主要内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 试验方法和试验设备19-30
• 2.1 发动机台架性能对标试验19-22
• 2.1.1 试验的目的及意义19
• 2.1.2 试验样机技术参数19-20
• 2.1.3 试验主要内容20-22
• 2.2 主要性能测试装置22-26
• 2.2.1 试验设备22-25
• 2.2.2 试验台架布置25-26
• 2.3 软件的使用概述26-29
• 2.3.1 软件功能流程26-28
• 2.3.2 运行参数的实时检测示例28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 汽油机换气参数与性能参数之间的内在联系30-49
• 3.1 换气过程性能参数的变化规律30-36
• 3.1.1 进气压力的变化规律30-31
• 3.1.2 泵气损失的变化规律31-33
• 3.1.3 缸内残余废气系数的变化规律33-34
• 3.1.4 充量系数的变化规律34-36
• 3.2 换气过程参数对发动机动力性的影响36-40
• 3.2.1 发动机动力性指标及评价方法36-37
• 3.2.2 换气参数对发动机动力性的影响37-40
• 3.3 换气过程参数对发动机经济性的影响40-43
• 3.3.1 发动机经济性指标及评价方法40-41
• 3.3.2 泵气损失与发动机经济性参数的内在联系41-43
• 3.4 缸内残余废气系数对发动机燃烧及排放性能的影响43-48
• 3.4.1 缸内残余废气系数对燃烧效率的影响44-45
• 3.4.2 缸内残余废气系数对燃烧持续期的影响45-46
• 3.4.3 缸内残余废气系数对发动机原排放的影响46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 汽油机换气过程性能参数的影响因素49-72
• 4.1 换气过程充量系数的影响因素49-55
• 4.1.1 进排气过程压力波动对发动机充量系数的影响49-50
• 4.1.2 单缸发动机的进气动态效应50-53
• 4.1.3 多缸进气系统压力波的动态效应53-55
• 4.2 换气过程泵气损失影响因素55-67
• 4.2.1 泵气损失影响因素的分解55-61
• 4.2.2 进、排气压力参数与泵气损失的关联61-64
• 4.2.3 进、排气压力参数和PMEP随负荷及转速变化差异性64-67
• 4.3 缸内残余废气系数的主要影响因素67-71
• 4.3.1 进、排气压力对缸内残余废气系数的影响67-69
• 4.3.2 进、排气相位对缸内残余废气系数的影响69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文和获得的成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：828713