【摘要】：隨著能源危機的加深和排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛,國內(nèi)各大汽車和發(fā)動機廠家都加快了節(jié)能減排的步伐。小型農(nóng)用柴油機的燃燒性能較差,氮氧化物、碳煙等污染物排放高,為了能夠達到排放標(biāo)準(zhǔn),必須要改進其工作性能。為此,需要通過相應(yīng)試驗測試小型柴油機的動力性、經(jīng)濟性等性能指標(biāo),并通過仿真分析其循環(huán)工作過程變化,以便對改善發(fā)動機性能提出相應(yīng)改進意見。本文以某廠生產(chǎn)的非道路移動機械用小型柴油機為基礎(chǔ),根據(jù)試驗臺的基本要求和主要功能,完成對試驗臺的總體設(shè)計和試驗臺建設(shè),完成試驗臺的安裝和調(diào)試,對試驗發(fā)動機在不同工況下的動力性、經(jīng)濟性和排放性進行了相關(guān)測試和分析。通過逆向工程得到發(fā)動機的氣道和燃燒室模型,分別基于AVL BOOST和AVL FIRE軟件建立柴油機的一維和三維仿真模型,并根據(jù)試驗測試結(jié)果,對仿真模型進行驗證,并對氣道流動、噴油、燃燒過程進行了初步分析。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1)根據(jù)試驗發(fā)動機相關(guān)性能參數(shù)和試驗?zāi)康?確立試驗臺的基本要求和主要功能,完成對試驗臺的總體設(shè)計,考慮到試驗臺建設(shè)經(jīng)費有限,確定采用外購加自主設(shè)計相結(jié)合的方法進行試驗臺建設(shè);2)對試驗臺各元器件進行選型、自主設(shè)計。簡要介紹測功機、油門執(zhí)行器、缸壓傳感器、NOx分析儀等測量與控制元件的原理并完成了選型,簡述了軟件系統(tǒng)的功能,對發(fā)動機底座、彈性聯(lián)軸器、編碼器支架等機械元件提出多種方案并根據(jù)實驗效果確定較優(yōu)設(shè)計方案,對油路輔助系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)完成設(shè)計和加工;3)對試驗臺進行安裝與調(diào)試,并完成相關(guān)性能測試。主要完成了扭矩標(biāo)定、油門零度/滿度標(biāo)定、基準(zhǔn)壓力標(biāo)定、上止點位置標(biāo)定等調(diào)試工作,然后進行外特性、調(diào)速特性和排放特性試驗,并通過Matlab軟件對示功圖進行快速傅里葉變換濾除干擾信號;4)通過逆向工程得到試驗柴油機內(nèi)部流場模型,應(yīng)用AVL BOOST軟件建立一維模型,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行了驗證,以一維模型的部分仿真結(jié)果作為初始條件和邊界條件,應(yīng)用AVL FIRE軟件建立了三維仿真模型,分析了螺旋氣道對缸內(nèi)流場的影響,證明了螺旋氣道有助于改善缸內(nèi)氣流流動狀態(tài),然后對柴油機的噴霧、燃燒性能進行了分析,為后續(xù)柴油機性能分析及改進奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:With the deepening of the energy crisis and the increasingly stringent emission regulations, domestic automobile and engine manufacturers have accelerated the pace of energy saving and emission reduction. The combustion performance of small agricultural diesel engine is poor and the emission of pollutants such as nitrogen oxide and soot is high. In order to meet the emission standard it is necessary to improve its working performance. Therefore, it is necessary to test the power performance and economy performance of small diesel engine by corresponding test, and analyze the change of cycle working process by simulation, so as to put forward the corresponding suggestions for improving engine performance. Based on a small diesel engine produced by a factory for off-road moving machinery, according to the basic requirements and main functions of the test-bed, the overall design and construction of the test-bed and the installation and commissioning of the test-bed are completed in this paper. The power, economy and emission characteristics of the test engine under different operating conditions were tested and analyzed. The engine port and combustion chamber models are obtained by reverse engineering. Based on AVL BOOST and AVL FIRE software, the one-dimensional and three-dimensional simulation models of diesel engine are established, and the simulation model is verified according to the test results, and the flow of the port is verified. The fuel injection and combustion process were preliminarily analyzed. The main research contents and conclusions are as follows: 1) the basic requirements and main functions of the test bench are established according to the related performance parameters and the purpose of the test engine, and the overall design of the test bed is completed, taking into account the limited funds for the construction of the test bed. It is determined that the test bench is constructed by the combination of external purchase and independent design. 2) the components of the test bed are selected and designed independently. The principle of measuring and controlling elements, such as dynamometer, throttle actuator, cylinder pressure sensor, NOx analyzer and so on, are briefly introduced. The functions of the software system, the engine base, the elastic coupling, and so on are described. Encoder support and other mechanical components put forward a variety of schemes and according to the experimental results to determine the optimal design scheme for the oil circuit auxiliary system exhaust system design and processing; 3) to install and debug the test bed and complete the related performance testing. The debugging work of torque calibration, throttle zero / full degree calibration, benchmark pressure calibration, top-and-off position calibration and so on are completed, and then the tests of external characteristics, speed regulation characteristics and emission characteristics are carried out. The interference signal is filtered by fast Fourier transform with Matlab software. 4) the flow field model of diesel engine is obtained by reverse engineering, and the one-dimensional model is established by AVL BOOST software, which is verified by the experimental data. Taking some simulation results of one-dimensional model as initial condition and boundary condition, a three-dimensional simulation model is established by using AVL FIRE software. The influence of spiral port on flow field in cylinder is analyzed. It is proved that spiral port is helpful to improve the flow state in cylinder. Then, the spray and combustion performance of diesel engine are analyzed, which lays a foundation for further analysis and improvement of diesel engine performance.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK427

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本文編號：2289570