本文關(guān)鍵詞：4190柴油機(jī)燃油系統(tǒng)與燃燒室形狀優(yōu)化匹配仿真研究

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【摘要】：石油資源的日益短缺和排放法規(guī)的要求越來越嚴(yán)格對(duì)船舶柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性提出了更高的要求。電控化改造后的柴油機(jī)噴射系統(tǒng)匹配合適的燃燒室是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效措施之一。本文研究4190型柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的機(jī)械式噴油泵改造成電控組合泵后,匹配不同形狀的燃燒室,實(shí)現(xiàn)燃油噴射壓力提升的同時(shí)又保證良好的缸內(nèi)燃燒質(zhì)量。本文利用AMESim仿真軟件建立燃油噴射系統(tǒng)仿真模型,用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型,應(yīng)用一次回歸正交設(shè)計(jì)方法安排各參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化試驗(yàn),得到試驗(yàn)要求的優(yōu)化參數(shù)組合,并利用AVL-FIRE軟件建立4190型柴油機(jī)不同形狀燃燒室缸內(nèi)高壓循環(huán)模型,應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與二次正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行匹配研究。首先,在建立的燃油系統(tǒng)噴射模型基礎(chǔ)上,分析凸輪型線速度、柱塞直徑、噴孔數(shù)、噴孔直徑、高壓油管長(zhǎng)度及直徑等單參數(shù)變化對(duì)噴油規(guī)律的影響。以提高噴油壓力為優(yōu)化目標(biāo),應(yīng)用一次正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)多參數(shù)進(jìn)行匹配試驗(yàn),分析結(jié)果表明,柱塞直徑、凸輪型線速度、噴孔直徑對(duì)噴油規(guī)律影響較大;參數(shù)組合:10×0.22-15.0-0.46-900-1.4、8×0.26-15.0-0.46-900-1.4、6×0.30-15.0-0.46-900-1.4(噴孔數(shù)×孔徑/mm-柱塞直徑/mm-凸輪型線速度mm/°CA-油管長(zhǎng)度/mm-油管直徑/mm)滿足電控組合泵裝配設(shè)計(jì)噴油壓力的要求。其次,利用AVL-FIRE建立的缸內(nèi)高壓循環(huán)模型,采用單參數(shù)輪換分別研究第三章優(yōu)化所得燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合、燃油噴射參數(shù)中的噴油提前角、油束夾角、以及不同口徑比的各形狀的燃燒室對(duì)燃燒性能與排放的影響。最后,應(yīng)用單因素優(yōu)化方法、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、二次正交回歸設(shè)計(jì)方法對(duì)燃燒系統(tǒng)多參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配,對(duì)三種優(yōu)化方法得到的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較分析,得到分別以油耗率、指示功率、NOx排放量為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化參數(shù)組合與二次回歸方程,指導(dǎo)柴油機(jī)改造。
【關(guān)鍵詞】：4190柴油機(jī) 燃油噴射系統(tǒng) 仿真 正交設(shè)計(jì) 正交回歸設(shè)計(jì) 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 選題的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11-12
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容12-14
• 第2章 燃油噴射系統(tǒng)仿真模型的建立14-23
• 2.1 電控組合泵燃油噴射系統(tǒng)的組成及原理14-16
• 2.1.1 電控組合泵燃油噴射系統(tǒng)的組成14-15
• 2.1.2 電控組合泵燃油噴射系統(tǒng)工作過程及原理15-16
• 2.2 電控燃油噴射系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.2.1 電磁運(yùn)動(dòng)方程16-17
• 2.2.2 控制閥桿運(yùn)動(dòng)方程17
• 2.2.3 針閥運(yùn)動(dòng)方程17
• 2.2.4 高壓油管壓力波動(dòng)方程17-18
• 2.2.5 噴孔流量系數(shù)方程18
• 2.2.6 柱塞單元運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.3 AMESIM建立電控組合泵仿真模型19-21
• 2.3.1 AMESim仿真軟件的介紹19
• 2.3.2 電控組合泵燃油噴射系統(tǒng)仿真模型的建立與驗(yàn)證19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 電控組合泵燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)性能優(yōu)化23-32
• 3.1 燃油噴射系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴射性能的影響分析23-25
• 3.1.1 噴孔數(shù)×噴孔直徑23
• 3.1.2 柱塞直徑23-24
• 3.1.3 凸輪型線速度24
• 3.1.4 油管長(zhǎng)度24-25
• 3.1.5 油管直徑25
• 3.2 燃油噴射系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配25-30
• 3.2.1 一次回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理27
• 3.2.3 回歸方程的建立27-28
• 3.2.4 方差分析28-29
• 3.2.5 燃油噴射系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方案的確定29-30
• 3.3 本章小結(jié)30-32
• 第4章 噴射系統(tǒng)參數(shù)對(duì)不同燃燒室缸內(nèi)燃燒特性的影響32-57
• 4.1 計(jì)算對(duì)象及缸內(nèi)燃燒模型的建立32-34
• 4.1.1 計(jì)算對(duì)象32
• 4.1.2 幾何仿真模型的建立32-33
• 4.1.3 數(shù)學(xué)模型的選取及模型的驗(yàn)證33-34
• 4.2 噴孔數(shù)對(duì)缸內(nèi)燃燒與排放性能的影響分析34-41
• 4.2.1 噴孔數(shù)對(duì)缸內(nèi)油氣混合的影響分析34-39
• 4.2.2 噴孔數(shù)對(duì)缸內(nèi)排放性能的影響分析39-40
• 4.2.3 噴孔數(shù)對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性能的影響分析40-41
• 4.3 油束夾角對(duì)缸內(nèi)燃燒與排放性能的影響分析41-49
• 4.3.1 油束夾角對(duì)油氣混合過程的影響分析41-43
• 4.3.2 油束夾角對(duì)燃燒過程及性能的影響分析43-46
• 4.3.3 油束夾角對(duì)排放性能的影響分析46-47
• 4.3.4 油束夾角對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的影響分析47-49
• 4.4 噴油提前角對(duì)燃燒排放的影響分析49-55
• 4.4.1 噴油提前角對(duì)缸內(nèi)燃燒過程的影響分析49-53
• 4.4.2 噴油提前角對(duì)排放性能的影響分析53-54
• 4.4.3 噴油提前角對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性影響分析54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第5章 柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)多參數(shù)匹配研究57-72
• 5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的簡(jiǎn)介57
• 5.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)介57
• 5.1.2 二次回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)介57
• 5.2 基于正交設(shè)計(jì)法的燃燒系統(tǒng)多參數(shù)優(yōu)化匹配研究57-62
• 5.2.1 因數(shù)和水平的確定57-59
• 5.2.2 正交方案設(shè)計(jì)及結(jié)果59
• 5.2.3 正交試驗(yàn)表頭設(shè)計(jì)59-60
• 5.2.4 仿真結(jié)果分析60-62
• 5.3 基于二次回歸正交設(shè)計(jì)法的燃燒系統(tǒng)多參數(shù)優(yōu)化匹配研究62-69
• 5.3.1 因素水平編碼63-66
• 5.3.2 回歸模型的建立與驗(yàn)證66-68
• 5.3.3 燃燒系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化68-69
• 5.4 燃燒系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方案的確定69-71
• 5.4.1 以油耗率為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化方案70
• 5.4.2 以指示功率為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化方案70-71
• 5.4.3 以NOx排放量為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化方案71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論和展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 在學(xué)期間科研成果情況77

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