米勒循环在天然气发动机上的性能开发研究

发布时间：2017-07-26 12:09

  本文关键词：米勒循环在天然气发动机上的性能开发研究

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【摘要】：天然气汽车作为新能源汽车近年来发展十分迅速,但是天然气发动机目前存在燃烧爆震、热效率低等问题,迫切需要研究更加高效的天然气发动机。米勒循环方式的天然气发动机技术,不仅可以在抑制爆震的前提下提高发动机的压缩比,提高了发动机的热效率,而且能大幅降低了NOx排放,可以满足日益严格的排放法规。本文针对目前国内重型然气发动机的研究现状,采用模拟仿真技术对米勒循环天然气发动机的工作过程进行了研究,并通过试验进行验证。本文做了如下工作:(1)针对目标天然气发动机利用GT-Power软件建立一维仿真模型,并将对比分析在不同转速下的发动机性能和热力学参数、不同气缸的缸压和放热率,结果表明本模型能够与实验很好的吻合。(2)通过对天然气发动机几何压缩比和进气相位的仿真研究,得出这两个参数对天然气发动机性能影响的规律;在保证有效压缩比不变的前提下研究膨胀比对发动机热效率、燃气消耗率等性能影响的规律,并找出实现米勒循环的最佳膨胀比。(3)针对米勒循环动力性下降的问题,研究了进气系统及不同EGR率对发动机性能的影响规律,并优化出合理的米勒循环天然气发动机的基本参数;针对进气门早关和进气门晚关两种米勒循环方案,对比其设计、动力学表现及性能差异;同时通过台架试验验证米勒循环,并对比其与奥托循环的性能差异。(4)通过米勒循环天然气发动机的一维模型模拟分析及样机试验验证,研究发现米勒循环耦合EGR,能有效拓宽爆震边界,提高发动机在中低速下的热效率1-2%,能够明显降低整机热负荷,并且能有效降低NOx排放。米勒循环地应用对提高天然气发动机的整机经济性、可靠性和降低排放都有重大意义。
【关键词】：天然气发动机 米勒循环 GT-Power 压缩比 进气相位 EGR率
【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】：U464.174
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 天然气发动机的发展历程12-15
• 1.2.1 天然气发动机的应用12-14
• 1.2.2 米勒循环14-15
• 1.3 米勒循环天然气发动机发展现状15-16
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16
• 1.4 论文主要内容与框架16-18
• 第2章 米勒循环天然气发动机模拟与实验分析18-30
• 2.1 米勒循环原理18-21
• 2.1.1 内燃机理论循环18-19
• 2.1.2 米勒循环原理19-21
• 2.2 米勒循环一维模拟建模21-24
• 2.2.1 发动机主要技术参数21
• 2.2.2 试验用主要仪器设备21-22
• 2.2.3 模拟平台22-24
• 2.2.4 模拟与标定性实验结果对比24
• 2.3 结果与分析24-29
• 2.3.1 计算模型缸外计算参数标定24-26
• 2.3.2 计算模型缸内参数标定26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 米勒循环天然气发动机进气相位模拟分析30-54
• 3.1 凸轮型线设计与分析30-32
• 3.1.1 进气门晚关30
• 3.1.2 进气门早关30-31
• 3.1.3 凸轮型线设计及有效压缩比计算31-32
• 3.2 进气门晚关对发动机影响分析32-39
• 3.2.1 发动机性能32-34
• 3.2.2 EGR率34-35
• 3.2.3 涡前压力和排温35-36
• 3.2.4 缸内压力和换气过程36-39
• 3.3 EGR率对发动机影响分析39-42
• 3.4 进气相位对发动机影响分析42-44
• 3.5 进气门早关对发动机影响44-53
• 3.5.1 压缩比44-49
• 3.5.2 换气过程49-50
• 3.5.3 低速扭矩50-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 样机试验54-63
• 4.1 试验条件及设备54-57
• 4.1.1 试验条件54-55
• 4.1.2 试验设备55-57
• 4.2 试验方法57-58
• 4.3 试验结果分析58-62
• 4.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

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本文编号：576299