本文關(guān)鍵詞：基于米勒循環(huán)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真及優(yōu)化分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在著功率下降嚴(yán)重、熱負(fù)荷高、熱效率低等一系列問(wèn)題，阻礙了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)大范圍的推廣應(yīng)用。采用傳統(tǒng)的Otto循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)存在泵氣損失大、燃油消耗率高等諸多弊端。針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)分別在外特性工況和部分負(fù)荷工況下進(jìn)行了仿真優(yōu)化。因此本文完成的內(nèi)容也主要包含兩大方面： 第一方面是在外特性工況下研究了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用米勒循環(huán)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)幾何壓縮比、米勒正時(shí)和渦輪增壓系統(tǒng)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響規(guī)律，完成了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用米勒循環(huán)后幾何壓縮比的選擇、渦輪增壓系統(tǒng)的調(diào)整和米勒正時(shí)的匹配。 通過(guò)研究發(fā)動(dòng)機(jī)爆震趨勢(shì)隨幾何壓縮比的變化，以原機(jī)全轉(zhuǎn)速下最大爆震指數(shù)為限，將米勒循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何壓縮比提高到13.5。并對(duì)渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)行了適用于米勒循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化，采用減小渦輪噴嘴環(huán)出口通流面積來(lái)調(diào)整聯(lián)合運(yùn)行曲線。根據(jù)米勒正時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響規(guī)律，在1000轉(zhuǎn)/分以下低速區(qū)選用EIVC=20°CA的進(jìn)氣門關(guān)閉角度（IVC=561°CA）來(lái)優(yōu)化扭矩,1000轉(zhuǎn)/分以上采用LIVC=32°CA的進(jìn)氣門關(guān)閉角度（IVC=613°CA）以降低爆震指數(shù)。綜合優(yōu)化后，發(fā)動(dòng)機(jī)中、低轉(zhuǎn)速下扭矩增加5%以上，全轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)排溫降低20K；減小了發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，解決了隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高和強(qiáng)化時(shí)引起的爆燃問(wèn)題。 第二方面在怠速和20%負(fù)荷工況下研究了利用米勒循環(huán)改變氣門關(guān)閉角度實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制，以取消或減少對(duì)節(jié)氣門的依賴。對(duì)比研究了不同米勒循環(huán)負(fù)荷控制方式（VVT、VVL和VVTL）和節(jié)氣門負(fù)荷控制方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，完成了降低部分負(fù)荷泵氣損失改善經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化目標(biāo)。 研究表明單純依靠延遲進(jìn)氣門關(guān)閉角度，并不能實(shí)現(xiàn)所有運(yùn)行工況下的無(wú)節(jié)氣門負(fù)荷控制。怠速工況下大節(jié)氣門負(fù)荷控制方式中，較高的進(jìn)氣壓力和較小的進(jìn)氣損失的優(yōu)勢(shì)，并不能彌補(bǔ)活塞上行推出混合氣時(shí)產(chǎn)生的泵氣損失。因此怠速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)比氣耗VVT方式將比原機(jī)高23%，容積效率也低于原機(jī)。在20%負(fù)荷工況下的不同負(fù)荷控制方式中，VVL負(fù)荷控制方式中氣體流過(guò)氣門閥座處時(shí)形成大的節(jié)流損失導(dǎo)致其泵氣損失甚至高于原機(jī)，相應(yīng)的比氣耗增加了5%。而VVT和VVLT兩種負(fù)荷控制方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的改善程度相當(dāng)，大大減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失。最終采用的大節(jié)氣門開(kāi)度的米勒循環(huán)VVLT負(fù)荷控制同時(shí)優(yōu)化氣門重疊角的優(yōu)化方案，使發(fā)動(dòng)機(jī)減少泵氣損失50%以上，氣耗比原機(jī)減少20g/Kw.h，，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性提高2.6%。
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 米勒正時(shí) 渦輪增壓系統(tǒng) 無(wú)節(jié)氣門負(fù)荷控制 經(jīng)濟(jì)性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK432
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 課題研究的現(xiàn)狀及理論基礎(chǔ)11-19
• 1.2.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用11-13
• 1.2.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中存在的問(wèn)題13-14
• 1.2.3 米勒循環(huán)的原理及優(yōu)勢(shì)14-17
• 1.2.4 實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.3 課題主要研究工作與意義19-22
• 1.3.1 論文研究目的19
• 1.3.2 論文研究?jī)?nèi)容19-22
• 第2章 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立與驗(yàn)證22-36
• 2.1 GT-SUIT 系列仿真軟件的基本理論22-24
• 2.1.1 GT-Power 軟件的應(yīng)用介紹22-23
• 2.1.2 GEM3D 軟件的應(yīng)用介紹23
• 2.1.3 GT-Post 軟件的應(yīng)用介紹23-24
• 2.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立及相關(guān)原理24-33
• 2.2.1 模型管路設(shè)置24-26
• 2.2.2 進(jìn)排氣閥模塊26-27
• 2.2.3 噴油器模塊27-28
• 2.2.4 曲軸箱模塊28-29
• 2.2.5 氣缸模塊29-31
• 2.2.6 渦輪增壓系統(tǒng)31-33
• 2.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的驗(yàn)證33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 米勒循環(huán)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵參數(shù)的匹配研究36-56
• 3.1 米勒正時(shí)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的影響規(guī)律36-41
• 3.1.1 米勒正時(shí)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程的影響36-39
• 3.1.2 米勒正時(shí)對(duì)渦輪增壓系統(tǒng)的影響39-41
• 3.2 幾何壓縮比對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的影響規(guī)律41-46
• 3.2.1 幾何壓縮比的影響規(guī)律41-43
• 3.2.2 幾何壓縮比的選擇43-46
• 3.3 渦輪增壓系統(tǒng)的優(yōu)化分析46-49
• 3.3.1 原機(jī)增壓系統(tǒng)的存在的問(wèn)題46-48
• 3.3.2 渦輪增壓系統(tǒng)的優(yōu)化分析48-49
• 3.4 米勒正時(shí)的匹配研究49-53
• 3.4.1 對(duì)低速扭矩的優(yōu)化分析50-51
• 3.4.2 對(duì)爆震的抑制51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-56
• 第4章 典型工況下應(yīng)用米勒循環(huán)改善經(jīng)濟(jì)性研究56-70
• 4.1 怠速工況56-60
• 4.1.1 怠速工況模型56-59
• 4.1.2 模擬結(jié)果對(duì)比分析59-60
• 4.2 不同負(fù)荷控制方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響60-67
• 4.2.1 不同負(fù)荷控制方式的影響62-64
• 4.2.2 經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化分析64-67
• 4.2.2.1 進(jìn)氣門開(kāi)啟角的影響規(guī)律64-65
• 4.2.2.2 排氣門關(guān)閉角的影響規(guī)律65-66
• 4.2.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-70
• 第5章 全文總結(jié)及工作展望70-74
• 5.1 全文總結(jié)70-72
• 5.2 工作展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 作者簡(jiǎn)介78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：261120