小排量汽油机涡轮增压匹配研究

发布时间：2017-07-29 18:01

  本文关键词：小排量汽油机涡轮增压匹配研究

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【摘要】：随着汽车产业的快速发展,能源危机和环境污染的问题日益严重,节能减排势在必行。减小发动机排量是一种有效的节能减排措施,但发动机排量减小后会出现发动机动力性不足的问题,涡轮增压技术不仅可以在减小发动机排量的同时保证发动机动力性,而且还可以改善发动机经济性和排放性。小排量涡轮增压技术作为节能减排的主要技术,其必将成为未来汽车市场的发展趋势。基于这样的背景,本文展开了对小排量汽油机涡轮增压匹配研究。汽油机与柴油机相比,工作时热负荷高、易爆震、转速变化范围宽,匹配方法与柴油机有所不同。本文根据汽油机工作特点,确定了适合汽油机的匹配方法,依据此方法完成匹配研究,研究工作主要包括以下几个方面:(1)根据汽油机工作特点和增压设计理论,确定汽油机与增压器匹配方法,依据此方法,根据增压目标值,计算增压相关参数,初步完成涡轮增压器选型。(2)依据汽油机缸内工质燃烧理论,分析发动机缸内燃烧状况,选择合适的缸内模型如燃烧放热模型、传热模型等搭建原机整机模型,并在原机模型的基础上增加涡轮增压器和中冷器等部件,建立增压汽油机整机模型。(3)搭建原机和增压发动机试验台架,进行发动机台架试验,获取相关试验数据,对模型进行验证。结果表明仿真与试验数据误差小于5%,证明原机和增压发动机模型都是正确的。(4)利用试验数据和仿真计算数据对本文研究结果进行分析,主要分析增压发动机动力性能和涡轮增压器与发动机匹配情况。结果表明,涡轮增压器可以在大部分工况下有效地提升发动机动力性能;增压发动机动力性达到了目标增压要求且涡轮增压器和发动机匹配良好。证明本文研究的涡轮增压器匹配方法能够满足小排量汽油机的匹配要求。
【关键词】：小排量汽油机 涡轮增压器 建模仿真 匹配
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.135
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 废气涡轮增压技术13-17
• 1.2.1 增压方式13-14
• 1.2.2 废气涡轮增压技术发展现状14-16
• 1.2.3 涡轮增压器的新技术和新材料16-17
• 1.3 本文的主要工作17-18
• 第2章 增压汽油机数学模型18-31
• 2.1 空气滤清器模型18
• 2.2 管路模型18-20
• 2.3 中冷器模型20
• 2.4 稳压腔模型20-21
• 2.5 缸内模型21-27
• 2.5.1 缸内基本方程21-23
• 2.5.2 燃烧模型23-24
• 2.5.3 传热模型24-26
• 2.5.4 气体交换模型26-27
• 2.6 涡轮增压器模型27-30
• 2.6.1 压气机性能参数28-29
• 2.6.2 涡轮机性能参数29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 涡轮增压器与汽油机匹配方法31-40
• 3.1 匹配及其要求31
• 3.2 汽油机匹配难点与解决方法31-33
• 3.3 涡轮增压器与汽油机的匹配33-39
• 3.3.1 增压系统主要参数33-34
• 3.3.2 压气机与发动机的匹配34-35
• 3.3.3 涡轮机与发动机的匹配35-37
• 3.3.4 涡轮机与压气机的匹配37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 一维数值模拟计算40-55
• 4.1 AVL-BOOST软件简介40-41
• 4.2 模型建立41-53
• 4.2.1 发动机参数41-42
• 4.2.2 涡轮增压器能量回收系统42-43
• 4.2.3 增压发动机模型外部结构43-44
• 4.2.4 增压发动机模型内部参数44-53
• 4.3 模型验证53-54
• 4.3.1 原机模型验证53-54
• 4.3.2 增压模型验证54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 台架试验55-67
• 5.1 增压发动机改制55-58
• 5.1.1 进排气管设计55-57
• 5.1.2 涡轮增压器润滑系统57-58
• 5.2 试验内容58-59
• 5.3 试验台架59-62
• 5.3.1 发动机测控系统59-61
• 5.3.2 发动机控制器61-62
• 5.4 试验方案62
• 5.5 试验出现的问题62-63
• 5.6 结果分析63-66
• 5.7 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 附录73-78
• 附录1 相关参数73-78
• 致谢78

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本文编号：590373