基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机理想循环的基础研究

发布时间：2017-08-10 13:40

  本文关键词：基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机理想循环的基础研究

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【摘要】：汽车燃料燃烧所产生的能量中,通过发动机废气散失的能量占近三分之一,且温度较高,可利用率较大,发动机废气能量回收利用成为了国内外内燃机行业的研究热点之一。常见的汽车废气能量回收技术在利用方式、回收率等方面存在不同程度的局限性,如废气涡轮增压技术相当成熟并已经得到大规模应用,但是能量回收有限;废气温差发电技术存在材料成本高、材料要求高、热电转换效率低等问题;缸外耦合朗肯循环技术具有结构复杂、工况适应性差、整体效率提升不足等特点。Conklin和Szybist设计了一种基于缸内喷水回收废气能量的六冲程发动机,并在设定一系列喷水量的前提下,计算了六冲程工作循环缸内的状态参数,然而这种设计还存在一些不足,如对水温要求严格,在部分排气中也浪费了一定的废气能量等。本文具体分析了Conklin和Szybist设计的六冲程发动机的特点和不足,设计了基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机的工作原理,与常规喷水六冲程发动机进行了对比分析;提出一种基于朗肯循环的六冲程柴油机理想循环:即前四个理论循环过程(进气、压缩和作功行程)与柴油机理想循环基本相同,增加的理想循环过程依次分别为废气等熵压缩过程,废气等压容积降低过程(约束目标是水保持液态),液态水瞬间汽化特殊过程,废气与水蒸汽混合气体等熵膨胀过程;依据六冲程柴油机理想循环构建了相关数学模型,进行了热效率理论计算,计算内容主要包括第四与第五冲程缸内状态参数及增加的指示功;研究了不同喷水开始时刻与喷水量对缸内状态参数和增加指示功的影响规律。研究结果表明:通过Diesel联合Rankine循环的六冲程柴油机可以有效回收废气能量,提高发动机能量利用效率;随着喷水开始时刻提前,喷水量增加,增加的两个冲程增加指示功越多。同时该内燃机具有潜在的减排优势,在理论上,有可能降低HC、PM和NOX的排放。
【关键词】：废气能量回收利用 六冲程柴油机 朗肯循环 喷水开始时刻 喷水量
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 石油能源危机8-9
• 1.1.2 传统内燃机能量利用情况9-10
• 1.2 国内外研究现状10-19
• 1.2.1 汽车废气能量利用技术简介10-15
• 1.2.2 朗肯循环国内外研究现状15-19
• 1.3 研究主要内容19-21
• 1.4 研究技术路线21-22
• 第二章 六冲程内燃机现状与评价22-26
• 第三章 基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机工作原理设计26-29
• 3.1 基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机工作原理26
• 3.2 与常规喷水六冲程发动机的对比分析26-29
• 第四章 基于缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机理想循环的构建29-32
• 4.1 四冲程内燃机的理想循环29-30
• 4.2 缸内耦合朗肯循环六冲程柴油机的理想循环30-32
• 第五章 理想循环热效率的理论计算32-42
• 5.1 约束条件32
• 5.2 理想循环的热效率仿真计算模型的建立32-34
• 5.3 计算结果与分析34-42
• 第六章 喷水规律对理想循环热效率的影响规律42-50
• 6.1 喷水开始时刻对理想循环热效率的影响规律42-47
• 6.2 喷水量对理想循环热效率的影响规律47-50
• 总结与展望50-52
• 总结50-51
• 展望51-52
• 参考文献52-54
• 攻读学位期间取得的研究成果54-55
• 致谢55

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