本文關(guān)鍵詞：基于GT-Power和Simulink的柴油機(jī)停缸技術(shù)研究

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【摘要】：隨著我國(guó)汽車保有量的持續(xù)上升,發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排已經(jīng)成為一個(gè)迫在眉睫的事情。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性,停缸技術(shù)早在20世紀(jì)初就被運(yùn)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上,但主要是用于汽油機(jī)和早期船用柴油機(jī),許多文獻(xiàn)已經(jīng)說(shuō)明停缸技術(shù)在汽油機(jī)上的應(yīng)用可以有效地提高其燃油經(jīng)濟(jì)性。在車用柴油機(jī)上的運(yùn)用則非常有限,因?yàn)椴裼蜋C(jī)沒(méi)有節(jié)氣門,部分氣缸停缸后并不能減少泵氣損失。然而,停缸技術(shù)在柴油機(jī)上的運(yùn)用仍有研究?jī)r(jià)值。部分氣缸停缸后,為保證輸出功率不變,需提高剩余氣缸的輸出功率,可使柴油機(jī)工作在燃油經(jīng)濟(jì)性較高的區(qū)域。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)運(yùn)用GT-power軟件建立柴油機(jī)整機(jī)模型,選定發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱模型、噴油模型和燃燒模型,并輸入相應(yīng)的參數(shù),調(diào)整和改進(jìn)各個(gè)模塊的初始條件和邊界參數(shù),并驗(yàn)證模型的正確性。(2)在已建立的柴油機(jī)GT-Power原機(jī)模型的基礎(chǔ)進(jìn)行改裝,以在其上實(shí)現(xiàn)停缸技術(shù)。(3)選擇不同的停缸方式,分別模擬柴油機(jī)在1600r/min、2000r/min、2400r/min和3200r/min轉(zhuǎn)速下25%負(fù)荷時(shí)原機(jī)、停一缸和停兩缸的穩(wěn)態(tài)工況,并對(duì)比其燃油經(jīng)濟(jì)性。(4)選擇燃油經(jīng)濟(jì)性最好的停缸方式,分析在該停缸方式下柴油機(jī)的排放特性、停缸區(qū)域以及被停氣缸在氣缸排列中所處位置對(duì)柴油機(jī)的影響。(5)利用GT-Power和Simulink搭建聯(lián)合仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)停缸的瞬態(tài)控制。(6)模擬柴油機(jī)2400r/min轉(zhuǎn)速下25%負(fù)荷時(shí)從原機(jī)到停兩缸工作和從停兩缸到原機(jī)工作的瞬態(tài)工作過(guò)程,并分析不同控制策略對(duì)柴油機(jī)停缸的影響。研究表明：(1)斷油式停缸方式在停缸后并不能降低該柴油機(jī)的燃油消耗率,因而斷油式停缸方式在該柴油機(jī)上不可行；(2)停氣門式停缸方式停缸后可以有效地提高柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性,且停兩缸時(shí)的節(jié)油效果比停一缸的節(jié)油效果更好；停缸技術(shù)對(duì)柴油機(jī)排放的影響方面,停缸后會(huì)導(dǎo)致NOx排放量一定程度上的上升,上升幅度約為10%,但同時(shí)可以較大程度降低碳煙的排放量,下降幅度約為35%。(3)基于停氣門式的停缸方式模擬分析得知,停缸時(shí)選擇不同的停缸位置對(duì)柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性影響很�。坏紤]到對(duì)柴油機(jī)輸出扭矩的平順性,停缸的時(shí)候應(yīng)該選擇點(diǎn)火間隔均勻的停缸位置。即停一缸時(shí)選擇停第3缸,停兩缸時(shí)選擇停第2、第3缸,且均為固定停缸位置。(4)從不停缸轉(zhuǎn)到停兩缸工作時(shí),如不進(jìn)行專門的控制,柴油機(jī)輸出扭矩會(huì)突然下降,且下降幅度達(dá)到60%,此時(shí)可以通過(guò)提高工作缸噴油量的增加速度和適當(dāng)?shù)靥崆皣娪蜁r(shí)刻的方式,來(lái)保證停缸轉(zhuǎn)換過(guò)程中柴油機(jī)扭矩的波動(dòng)幅度。(5)從停兩缸恢復(fù)到不停缸時(shí),如不進(jìn)行專門的控制,柴油機(jī)輸出扭矩會(huì)突然下降,到原扭矩的35%左右,之后又會(huì)突然上升到原扭矩的135%左右,此時(shí)可以通過(guò)提前減少工作缸的噴油量和加快噴油量減少速度,來(lái)保證停缸恢復(fù)過(guò)程中柴油機(jī)扭矩的快速恢復(fù)和振動(dòng)幅度。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 停缸技術(shù) GT-Power Simulink 模擬
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.172
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 問(wèn)題的提出12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國(guó)外停缸技術(shù)的研究14-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)停缸技術(shù)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究目的與意義18-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 仿真理論和數(shù)學(xué)模型20-30
• 2.1 缸內(nèi)工作過(guò)程基本方程20-22
• 2.2 進(jìn)排氣過(guò)程數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.3 渦輪增壓器數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3.1 壓氣機(jī)數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.3.2 渦輪數(shù)學(xué)模型26
• 2.3.3 壓氣機(jī)與渦輪功率平衡模型26-27
• 2.4 準(zhǔn)維模型27-28
• 2.5 排放模型28
• 2.5.1 NOx排放模型28
• 2.5.2 Soot排放模型28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第3章 柴油機(jī)GT-Power模型的建立與驗(yàn)證30-39
• 3.1 GT-Power軟件介紹30-31
• 3.2 柴油機(jī)主要模塊31-36
• 3.2.1 氣缸模塊31-32
• 3.2.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)模塊32-35
• 3.2.3 噴油器模塊35
• 3.2.4 曲軸箱模塊35-36
• 3.2.5 增壓器模塊36
• 3.3 柴油機(jī)整機(jī)模型的建立36-37
• 3.4 柴油機(jī)模型的驗(yàn)證37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 不同停缸方式的節(jié)油效果39-54
• 4.1 斷油式停缸方式39-44
• 4.1.1 斷油式停缸方式設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.2 柴油機(jī)斷油式停缸的熱平衡分析40-44
• 4.1.3 斷油式停缸方式不可行原因分析44
• 4.2 停氣門式停缸方式44-50
• 4.2.1 停氣門式停缸方式設(shè)計(jì)44-45
• 4.2.2 停氣門式停缸方式對(duì)柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響45-46
• 4.2.3 停氣門式停缸方式對(duì)柴油機(jī)NOx排放的影響46-48
• 4.2.4 停氣門式停缸方式對(duì)柴油機(jī)碳煙排放的影響48
• 4.2.5 停氣門式停缸方式停缸區(qū)域Map48-50
• 4.3 停缸位置對(duì)柴油機(jī)影響50-53
• 4.3.1 停缸位置對(duì)柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響50-51
• 4.3.2 停缸位置對(duì)柴油機(jī)輸出扭矩的影響51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 停缸技術(shù)的瞬態(tài)模擬54-65
• 5.1 GT-Power與Simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)的建立54-56
• 5.1.1 聯(lián)合仿真技術(shù)概論54
• 5.1.2 聯(lián)合仿真平臺(tái)建立54-56
• 5.2 從原機(jī)到停兩缸工作過(guò)程56-60
• 5.2.1 工作缸噴油量增加速度對(duì)扭矩的影響57-58
• 5.2.2 工作缸噴油量增加時(shí)刻對(duì)扭矩的影響58-60
• 5.3 從停兩缸到原機(jī)工作過(guò)程60-64
• 5.3.1 工作缸噴油量減少速度對(duì)扭矩的影響60-62
• 5.3.2 工作缸噴油量減少時(shí)刻對(duì)扭矩的影響62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 1. 結(jié)論65
• 2. 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果71

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：892697