本文關(guān)鍵詞：汽油機(jī)缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程簡(jiǎn)化數(shù)模的研究

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【摘要】：在發(fā)動(dòng)機(jī)正向開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能與設(shè)計(jì)以及運(yùn)行參數(shù)之間內(nèi)在聯(lián)系和變化趨勢(shì)缺乏足夠認(rèn)識(shí),設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化及選擇只能憑借經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn),然而在實(shí)體發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)完成之前,是無(wú)法開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的,所以一臺(tái)新品發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā),往往需要經(jīng)過(guò)好幾輪的設(shè)計(jì)修改與試驗(yàn)驗(yàn)證。為提高新品發(fā)動(dòng)機(jī)在概念設(shè)計(jì)階段的效率與精度,本文基于三臺(tái)先進(jìn)增壓直噴汽油機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),基于Excel VBA平臺(tái)開(kāi)發(fā)相應(yīng)數(shù)值式開(kāi)發(fā)軟件,提出最短燃燒持續(xù)期概念,研究分析各燃燒特性參數(shù)的共性規(guī)律和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響、相互之間的內(nèi)在聯(lián)系和影響。論文研究結(jié)果表明:1)80%最短燃燒持續(xù)期與10%~90%燃燒持續(xù)期的差值主要受負(fù)荷影響,且負(fù)荷越低,兩者的差值越大。而該差值越大,也意味其燃燒過(guò)程可以改善的空間也越大。2)燃燒品質(zhì)參數(shù)隨著負(fù)荷的增加而不斷緩慢增加,除低速工況外,其值主要位于1.8-2.4之間,而低轉(zhuǎn)速下的燃燒品質(zhì)參數(shù)均大于2,且偏離比較嚴(yán)重,從低負(fù)荷到高負(fù)荷,其值主要從3到7變化。3)50%燃燒點(diǎn)、最高爆發(fā)壓力位置和燃燒品質(zhì)參數(shù)都與點(diǎn)火時(shí)刻呈正相關(guān)關(guān)系,隨著點(diǎn)火時(shí)刻的推遲,三者開(kāi)始緩慢的后移或增加,后期隨著點(diǎn)火時(shí)刻的繼續(xù)推遲,三者開(kāi)始快速后移或增加;10%~90%燃燒持續(xù)期則與點(diǎn)火時(shí)刻呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,隨著點(diǎn)火時(shí)刻的推遲,其值開(kāi)始快速減小,后期則慢慢趨于穩(wěn)定;50%燃燒點(diǎn)位置決定著最高爆發(fā)壓力點(diǎn)位置,二者呈標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)性關(guān)系,且最高爆發(fā)壓力點(diǎn)位置滯后于50%燃燒點(diǎn)位置,滯后時(shí)間大約為5°CA~7°CA。4)就高壓循環(huán)熱效率的影響因數(shù)而言,負(fù)荷的影響遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)速;隨著點(diǎn)火時(shí)刻的后移,高壓循環(huán)熱效率先是緩慢增加至穩(wěn)定值,并且這個(gè)穩(wěn)定值也是高壓循環(huán)熱效率的最大值,隨著點(diǎn)火時(shí)刻的繼續(xù)后移,發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓循環(huán)熱效率快速降低,為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有很好的高壓循環(huán)效率,必須要很好的控制其點(diǎn)火時(shí)刻。上述研究結(jié)果為發(fā)動(dòng)機(jī)概念設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)模階段邊界條件的取值以及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持,同時(shí)也為發(fā)動(dòng)機(jī)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的優(yōu)化提供了理論支撐,提高了新品發(fā)動(dòng)機(jī)在概念設(shè)計(jì)階段的效率與精度。
【關(guān)鍵詞】：汽油機(jī) 數(shù)值式開(kāi)發(fā) 熱功轉(zhuǎn)換 燃燒放熱規(guī)律 最短燃燒持續(xù)期
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK411
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 選題背景及意義11-14
• 1.1.1 選題背景11
• 1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值式開(kāi)發(fā)的重要意義11-13
• 1.1.3 研究發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的重要意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究目的和內(nèi)容15-17
• 1.3.1 主要研究目的15
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程及其燃燒放熱規(guī)律的計(jì)算17-29
• 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)基本關(guān)系式17-18
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒的熱力平衡方程18-20
• 2.2.1 能量守恒方程18-19
• 2.2.2 質(zhì)量守恒方程19
• 2.2.3 理想氣體狀態(tài)方程19
• 2.2.4 氣體的內(nèi)能方程19-20
• 2.3 燃燒放熱規(guī)律計(jì)算模型20-22
• 2.3.1 活塞機(jī)械功21
• 2.3.2 工質(zhì)內(nèi)能變化量21
• 2.3.3 燃燒室壁面熱交換量21-22
• 2.4 缸內(nèi)傳熱模型22-24
• 2.4.1 經(jīng)驗(yàn)公式23
• 2.4.2 半經(jīng)驗(yàn)公式23-24
• 2.5 燃燒放熱曲線(xiàn)的數(shù)值解24-25
• 2.6 兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的處理25-28
• 2.6.1 缸內(nèi)瞬時(shí)溫度25-27
• 2.6.2 絕熱指數(shù)取值27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第3章 試驗(yàn)樣機(jī)和臺(tái)架試驗(yàn)29-34
• 3.1 試驗(yàn)樣機(jī)介紹29
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)29-33
• 3.2.1 試驗(yàn)設(shè)備29-32
• 3.2.2 臺(tái)架試驗(yàn)內(nèi)容32
• 3.2.3 試驗(yàn)臺(tái)架布置情況32-33
• 3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 汽油機(jī)缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程簡(jiǎn)化數(shù)模的建立34-53
• 4.1 基于Excel VBA平臺(tái)求解燃燒放熱率34-38
• 4.1.1 Excel VBA簡(jiǎn)介34
• 4.1.2 編程思路及分析34-35
• 4.1.3 燃燒放熱曲線(xiàn)數(shù)值解的編程處理35-38
• 4.2 三臺(tái)樣機(jī)主要燃燒特性參數(shù)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷的變化規(guī)律38-40
• 4.2.1 樣機(jī) 138-39
• 4.2.2 樣機(jī) 239-40
• 4.2.3 樣機(jī) 340
• 4.3 曲線(xiàn)擬合韋伯半經(jīng)驗(yàn)公式40-48
• 4.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒放熱規(guī)律的簡(jiǎn)化表述41
• 4.3.2 利用最小二乘法擬合41-45
• 4.3.3 利用Matlab擬合45-47
• 4.3.4 利用 1st Opt擬合47-48
• 4.4 三臺(tái)樣機(jī)的韋伯燃燒特性參數(shù)隨轉(zhuǎn)速負(fù)荷的變化規(guī)律48-51
• 4.4.1 樣機(jī) 148-49
• 4.4.2 樣機(jī) 249-50
• 4.4.3 樣機(jī) 350-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第5章 增壓直噴汽油機(jī)缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的規(guī)律研究53-81
• 5.1 燃燒放熱規(guī)律和主要燃燒特性參數(shù)介紹53
• 5.2 主要燃燒特性參數(shù)的規(guī)律研究53-58
• 5.2.1 10%燃燒點(diǎn)的變化規(guī)律53-54
• 5.2.2 50%燃燒點(diǎn)的變化規(guī)律54-55
• 5.2.3 90%燃燒點(diǎn)的變化規(guī)律55-56
• 5.2.4 10%~90%燃燒持續(xù)期的變化規(guī)律56-57
• 5.2.5 最高爆發(fā)壓力位置的變化規(guī)律57-58
• 5.3 最短燃燒持續(xù)期及其相關(guān)影響58-62
• 5.3.1 最短燃燒持續(xù)期概念58-59
• 5.3.2 80%最短燃燒持續(xù)期的變化規(guī)律59-60
• 5.3.3 80%最短燃燒持續(xù)期與 10%~90%燃燒持續(xù)期的差異性對(duì)比60-62
• 5.4 韋伯燃燒特性參數(shù)的規(guī)律研究62-66
• 5.4.1 韋伯燃燒始點(diǎn)的變化規(guī)律62-63
• 5.4.2 韋伯燃燒終點(diǎn)的變化規(guī)律63-64
• 5.4.3 韋伯燃燒持續(xù)期的變化規(guī)律64-65
• 5.4.4 燃燒品質(zhì)參數(shù)的變化規(guī)律65-66
• 5.5 各種燃燒特性參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系及相互影響66-72
• 5.5.1 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì) 50%燃燒點(diǎn)的影響66-68
• 5.5.2 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì) 10%~90%燃燒持續(xù)期的影響68-69
• 5.5.3 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)最高爆發(fā)壓力位置的影響69-71
• 5.5.4 50%燃燒點(diǎn)對(duì)最高爆發(fā)壓力位置的影響71-72
• 5.6 高壓循環(huán)熱效率的影響因數(shù)分析72-76
• 5.6.1 轉(zhuǎn)速負(fù)荷對(duì)高壓循環(huán)熱效率的影響72-73
• 5.6.2 點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)高壓循環(huán)熱效率的影響73-74
• 5.6.3 最高爆發(fā)壓力位置對(duì)高壓循環(huán)熱效率的影響74-75
• 5.6.4 50%燃燒點(diǎn)對(duì)高壓循環(huán)熱效率的影響75-76
• 5.6.5 燃燒品質(zhì)參數(shù)對(duì)高壓循環(huán)熱效率的影響76
• 5.7 各類(lèi)燃燒特性參數(shù)在全工況下的取值范圍76-78
• 5.7.1 主要燃燒特性參數(shù)在全工況下的取值范圍77-78
• 5.7.2 韋伯燃燒特性參數(shù)在全工況下的取值范圍78
• 5.8 研究結(jié)果對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能正向開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)意義78-79
• 5.9 本章小結(jié)79-81
• 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得成果86-87
• 致謝87

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