本文關(guān)鍵詞：GDI發(fā)動機(jī)應(yīng)用米勒循環(huán)提高經(jīng)濟(jì)性的研究

  更多相關(guān)文章： 直噴發(fā)動機(jī) 燃油經(jīng)濟(jì)性 米勒循環(huán) 壓縮比 噴油時刻 噴油持續(xù)期

【摘要】：隨著汽車保有量的增加,越來越多的化石燃料被汽車消耗掉,與此同時,大量的二氧化碳被排放到大氣中,加劇了溫室效應(yīng)。在這樣的背景下,汽車的節(jié)能變成了當(dāng)下汽車研究的重要方面。汽車的節(jié)能本質(zhì)上是汽車內(nèi)燃機(jī)消耗更少的燃油輸出更多的功率。近年來,越來越多的節(jié)能技術(shù)在發(fā)動機(jī)上得到應(yīng)用,米勒循環(huán)作為當(dāng)下最有潛力的節(jié)能技術(shù)之一,也得到了越來越多的研究人員的關(guān)注。米勒循環(huán)(LIVC)在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用,能夠允許發(fā)動機(jī)采用更大的幾何壓縮比,降低發(fā)動機(jī)的泵氣損失和排氣損失,從而提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。本文以一臺1.4L的GDI發(fā)動機(jī)為原型,研究應(yīng)用米勒循環(huán)提高GDI發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。本文的研究主要分為兩個部分:第一部分利用GT-POWER探究米勒循環(huán)(LIVC)對GDI發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善效果。首先探究在原機(jī)上應(yīng)用米勒循環(huán)對燃油經(jīng)濟(jì)性的改善。選取的工況為2200r/min轉(zhuǎn)速下的75%負(fù)荷、50%負(fù)荷和25%負(fù)荷。通過比較發(fā)現(xiàn),應(yīng)用米勒循環(huán)相比于奧托循環(huán)在上述三個工況分別取得了燃油經(jīng)濟(jì)性提高1.19%、4.11%和6.15%的效果。第一部分另一個探究的內(nèi)容是增大壓縮比后的發(fā)動機(jī)應(yīng)用米勒循環(huán)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善效果。增大壓縮比的方式有兩種,第一種是保持燃燒室容積不變,增加發(fā)動機(jī)活塞行程(Chamber Volume Constant,CVC)。第二種是發(fā)動機(jī)活塞行程保持不變,減小燃燒室容積(Chamber Volume Small,CVS)。選取的工況是2200r/min轉(zhuǎn)速下的120N.m、90N.m、60N.m和30N.m,壓縮比從10.5分別被提高到11.5和12.5。通過比較兩種壓縮比增大方式取得的效果發(fā)現(xiàn),CVS方式對燃油經(jīng)濟(jì)性的改善效果要好于CVC方式。采用CVS方式在120N.m、90N.m、60N.m和30N.m四個扭矩燃油經(jīng)濟(jì)性的提升分別達(dá)到了2.06%、2.52%、2.76%和2.04%。而采用CVC方式在相同的四個負(fù)荷燃油經(jīng)濟(jì)性的提升卻只有0.89%、-0.4%、-2.43%和-9.77%。因此,選擇CVS方式增大壓縮比是一個比較明智的選擇。第二部分利用發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道-燃燒室三維模型使用AVL-FIRE初步探究噴油參數(shù)對缸內(nèi)混合氣形成的影響。實驗工況為2200r/min、50%負(fù)荷,進(jìn)氣門的關(guān)閉時刻為674°CA ATDC,點火提前角為-13°CA ATDC,混合氣的平均當(dāng)量比為1。模擬的發(fā)動機(jī)工作過程包括進(jìn)氣過程和壓縮過程。噴油持續(xù)期分別為20°CA、35°CA和50°CA。在每個噴油持續(xù)期下,分別對應(yīng)380°CA ATDC、420°CA ATDC、460°CA ATDC和500°CA ATDC四個不同的噴油時刻。分析速度場可知,氣缸內(nèi)的氣流整體上是沿逆時針運(yùn)動的。要得到尺寸大,強(qiáng)度高的滾流,當(dāng)噴油持續(xù)期比較短,噴油時刻可以適當(dāng)推遲;當(dāng)噴油持續(xù)期較長時,噴油時刻的選擇應(yīng)該適中,過早和過遲都不利于滾流的形成。當(dāng)噴油時刻相同時,短的噴油持續(xù)期總是能形成更強(qiáng)的滾流場,而且缸內(nèi)滾流的方向也更趨向于一致。由模型整體和氣缸內(nèi)部的當(dāng)量比曲線可知,推進(jìn)進(jìn)氣歧管中的混合氣平均當(dāng)量比始終小于1,而且隨著噴油時刻的推遲而變的更小。因此,要保證缸內(nèi)總的平均當(dāng)量比等于1,在噴油時,要減少燃油的噴入量。并且,噴油時刻越晚,燃油的噴入量就要越少;當(dāng)噴油時刻比較早時,推出氣缸外的燃油量隨著噴油持續(xù)期的延長變化不大。而當(dāng)噴油時刻延后時,推出氣缸外的燃油量開始隨著噴油持續(xù)期的延長而明顯減少。因此,當(dāng)噴油時刻比較晚而且噴油持續(xù)期較長時,如果要使氣缸中整體的平均當(dāng)量比為1,就要進(jìn)一步適當(dāng)?shù)臏p少燃料的噴入量。分析濃度場可知:濃度場的濃區(qū)依次出現(xiàn)在氣缸左側(cè)、活塞頂面、氣缸右側(cè),之后再向氣缸內(nèi)部擴(kuò)散,總體上是遵循一個逆時針擴(kuò)散方向�；亓鞯竭M(jìn)氣歧管中的混合氣也在這個過程中由稀變濃。隨著噴油時刻的提前和噴油持續(xù)期的縮短,在點火時刻形成的混合氣均勻程度越來越好,進(jìn)氣門關(guān)閉后期回流到進(jìn)氣歧管中的混合氣均勻程度也越來越好,濃度越來越高。
【關(guān)鍵詞】：直噴發(fā)動機(jī) 燃油經(jīng)濟(jì)性 米勒循環(huán) 壓縮比 噴油時刻 噴油持續(xù)期
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 引言12-15
• 1.2 缸內(nèi)直噴汽油機(jī)15-17
• 1.2.1 缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點15-16
• 1.2.2 缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的混合氣形成16-17
• 1.3 可變氣門技術(shù)17-19
• 1.3.1 可變氣門技術(shù)的發(fā)展17
• 1.3.2 全可變氣門技術(shù)的優(yōu)勢17-19
• 1.3.3 全可變氣門機(jī)構(gòu)的分類19
• 1.4 米勒循環(huán)19-21
• 1.4.1 米勒循環(huán)的由來19-20
• 1.4.2 米勒循環(huán)的優(yōu)缺點20-21
• 1.5 米勒循環(huán)在汽油機(jī)上應(yīng)用的研究21-22
• 1.5.1 國外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.5.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容及意義22-24
• 第2章 GDI發(fā)動機(jī)GT-POWER模型的建立和驗證24-36
• 2.1 GT-POWER和GT-POST軟件的介紹24-25
• 2.2 GDI發(fā)動機(jī)的模型建立25-33
• 2.2.1 原機(jī)參數(shù)25-26
• 2.2.2 外部環(huán)境26
• 2.2.3 進(jìn)排氣管路各組件參數(shù)的設(shè)定26-29
• 2.2.4 發(fā)動機(jī)主體組件參數(shù)的設(shè)定29-33
• 2.3 GDI發(fā)動機(jī)的模型的驗證33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 米勒循環(huán)對GDI發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響36-64
• 3.1 奧托循環(huán)控制負(fù)荷和米勒循環(huán)控制負(fù)荷的原理36-37
• 3.2 GT-POWER中能量分析原理37-39
• 3.3 米勒循環(huán)對原機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響39-46
• 3.3.1 米勒循環(huán)和奧托循環(huán)燃油經(jīng)濟(jì)性的比較39-42
• 3.3.2 米勒循環(huán)和奧托循環(huán)的燃油能量分配比較42-44
• 3.3.3 米勒循環(huán)和奧托循環(huán)的泵氣損失比較44-46
• 3.3.4 米勒循環(huán)和奧托循環(huán)的摩擦損失比較46
• 3.4 米勒循環(huán)對高壓縮比的GDI發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性的影響46-62
• 3.4.1 提高發(fā)動機(jī)壓縮比的措施46-47
• 3.4.2 爆震模型的設(shè)置47-48
• 3.4.3 高壓縮比發(fā)動機(jī)應(yīng)用米勒循環(huán)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響48-53
• 3.4.4 增大發(fā)動機(jī)壓縮比燃油能量分配情況53-55
• 3.4.5 增大發(fā)動機(jī)壓縮比的缸內(nèi)溫度和傳熱率情況55-58
• 3.4.6 增大發(fā)動機(jī)壓縮比的泵氣損失情況58-60
• 3.4.7 增大發(fā)動機(jī)壓縮比的摩擦損失情況60-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 第4章 LIVC在GDI發(fā)動機(jī)上應(yīng)用的噴油參數(shù)的初步探究64-92
• 4.1 三維仿真模型的建立64-66
• 4.1.1 三維模型動網(wǎng)格的劃分64-66
• 4.1.2 計算邊界條件和燃燒室初始條件66
• 4.1.3 模擬中計算模型的選擇66
• 4.2 三維仿真模型的驗證66-68
• 4.3 噴油參數(shù)的探究思路以及探究方案68-70
• 4.3.1 噴油參數(shù)的探究思路68-69
• 4.3.2 噴油參數(shù)的探究方案69-70
• 4.4 噴油參數(shù)對缸內(nèi)混合氣形成過程的分析70-83
• 4.4.1 缸內(nèi)速度場分析70-76
• 4.4.2 缸內(nèi)濃度場分析76-83
• 4.5 噴油參數(shù)對推出氣缸的混合氣的影響83-89
• 4.5.1 進(jìn)氣門處的濃度場分析83-86
• 4.5.2 氣缸內(nèi)和模型整體的平均當(dāng)量比分析86-89
• 4.6 本章小結(jié)89-92
• 第5章 全文總結(jié)和工作展望92-96
• 5.1 全文總結(jié)92-94
• 5.2 工作展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-102
• 作者簡介及科研成果102-104
• 致謝104

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林慶;;米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)進(jìn)軍美國市場[J];汽車與駕駛維修;1995年02期

2 王耀遠(yuǎn);降低柴油機(jī)氧化氮排放物的研究[J];廣西機(jī)械;2003年02期

3 喬英忍;;意大利B230DV柴油機(jī)[J];國外內(nèi)燃機(jī)車;1980年01期

4 張俊軍;吳朝暉;王偉;劉鋒華;胡朝霞;;米勒循環(huán)船用低速柴油機(jī)燃燒與排放試驗研究[J];鐵道機(jī)車車輛;2011年S1期

5 劉瑞;孫強(qiáng);平濤;胡必柱;;進(jìn)氣加濕結(jié)合米勒循環(huán)降低船用中速柴油機(jī)NO_x排放的研究[J];柴油機(jī);2013年05期

6 范巍;吳健;李云龍;張少哲;裴毅強(qiáng);;米勒循環(huán)汽油機(jī)部分負(fù)荷燃油經(jīng)濟(jì)性研究[J];車用發(fā)動機(jī);2014年02期

7 李寧;;淺析米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)[J];科技致富向?qū)?2012年29期

8 大江博海,人見光夫,巖田典之,單震震;關(guān)于米勒循環(huán)增壓發(fā)動機(jī)的未來展望[J];柴油機(jī)設(shè)計與制造;1997年03期

9 王洪鋒;徐建新;王新權(quán);方文超;張偉;;船用中速柴油機(jī)NO_x排放性能優(yōu)化研究[J];船舶工程;2010年01期

10 汪齊富;崔毅;鄧康耀;王新權(quán);李翔;;船用柴油機(jī)米勒循環(huán)兩級增壓系統(tǒng)的設(shè)計研究[J];柴油機(jī);2012年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳青;超膨脹發(fā)動機(jī)的性能模擬研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

2 倪益民;大功率柴油機(jī)米勒循環(huán)及工作過程仿真研究[D];廣西科技大學(xué);2015年

3 姜偉;GDI發(fā)動機(jī)應(yīng)用米勒循環(huán)提高經(jīng)濟(jì)性的研究[D];吉林大學(xué);2016年

4 汪齊富;船用柴油機(jī)米勒循環(huán)可調(diào)二級渦輪增壓系統(tǒng)的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

5 張睿;基于米勒循環(huán)的擺盤式柴油機(jī)熱力學(xué)研究[D];中北大學(xué);2013年

6 姚若禹;米勒循環(huán)模式對柴油機(jī)性能影響的計算與試驗研究[D];華中科技大學(xué);2013年

7 范巍;EGR對高壓縮比米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響[D];河南科技大學(xué);2014年

8 石學(xué)輝;基于米勒循環(huán)的天然氣發(fā)動機(jī)性能仿真及優(yōu)化分析[D];吉林大學(xué);2014年

9 王家盛;基于米勒循環(huán)和EGR對提升增壓直噴汽油機(jī)幾何壓縮比的研究[D];上海交通大學(xué);2014年

10 林亞;采用EGR和米勒循環(huán)降低某發(fā)動機(jī)NO_X的設(shè)計計算研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

，

本文編號：679817