本文關(guān)鍵詞：增壓車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器匹配及性能優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： CNG發(fā)動(dòng)機(jī) 仿真模擬 增壓器匹配 DOE 性能優(yōu)化

【摘要】：隨著石油短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出,發(fā)展車用發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料顯得越來(lái)越重要。本文通過(guò)數(shù)值模擬軟件GT-Power對(duì)某公司的一款1.5L CNG(壓縮天然氣)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了渦輪增壓器的匹配及性能優(yōu)化。首先,運(yùn)用GEM3D工具離散化的方法建立了某1.5L自然吸氣車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)GT-Power仿真模型,該建模方法能夠提高建模效率和建模精度,經(jīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校核,模型最大誤差為3.64%,滿足工程應(yīng)用要求。在自然吸氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上建立了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)模型。利用該模型對(duì)由兩個(gè)渦輪機(jī)A、B和三個(gè)壓氣機(jī)C、D、E相互組合的六種渦輪增壓器匹配方案分別進(jìn)行了計(jì)算,綜合分析了六種方案與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配情況,最終確定由渦輪機(jī)A和壓氣機(jī)E組合的方案3為最優(yōu)方案。接著對(duì)渦輪增壓器方案3進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩為190.8N.m(2800r/min),最大功率為85.9k W(5200r/min),達(dá)到了預(yù)期性能開發(fā)目標(biāo)值。將模擬值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,模擬值最大誤差小于5%,在工程應(yīng)用允許誤差范圍內(nèi)。最后,用DOE(design of experiment)試驗(yàn)設(shè)計(jì)工具對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)在缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力和渦前排氣溫度的限制下扭矩最大提高了9.3%。優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)外特性和2800r/min部分負(fù)荷時(shí)不同壓縮比下的點(diǎn)火提前角,在外特性下受缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力和渦前排氣溫度的限制,隨著壓縮比的增大,發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩略有增大,燃?xì)庀穆事杂薪档?缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力和渦前排氣溫度在低轉(zhuǎn)速段變化較明顯,在中高轉(zhuǎn)速段則無(wú)明顯的變化。2800r/min部分負(fù)荷時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)隨壓縮比的增大,扭矩和缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力均增大,燃?xì)庀穆屎蜏u前排氣溫度均減小。最終確定最優(yōu)壓縮比為12。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析,同時(shí)優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)不同過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)的點(diǎn)火提前角,燃?xì)庀穆孰S過(guò)量空氣系數(shù)的增大大致呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),得出過(guò)量空氣系數(shù)為1.1時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)具有最佳經(jīng)濟(jì)性。
【關(guān)鍵詞】：CNG發(fā)動(dòng)機(jī) 仿真模擬 增壓器匹配 DOE 性能優(yōu)化
【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
【分類號(hào)】：U464.174
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 石油短缺問(wèn)題10
• 1.1.2 環(huán)境污染問(wèn)題10-12
• 1.2 壓縮天然氣（ CNG）作為代用燃料的概述12-15
• 1.2.1 代用燃料的要求12
• 1.2.2 壓縮天然氣作為代用燃料的特點(diǎn)12-15
• 1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 單燃料CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)形式16
• 1.3.2 轎車用單燃料CNG發(fā)動(dòng)機(jī)增壓16-17
• 1.3.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究17-20
• 1.4 課題研究的目的和主要內(nèi)容20-22
• 第2章 自然吸氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立和驗(yàn)證22-35
• 2.1 建模相關(guān)理論22-25
• 2.1.1 缸內(nèi)工作過(guò)程關(guān)系式22-23
• 2.1.2 節(jié)氣門及進(jìn)排氣閥流量系數(shù)計(jì)算關(guān)系式23-24
• 2.1.3 湍流火焰燃燒模型24-25
• 2.1.4 缸內(nèi)傳熱模型25
• 2.2 自然吸氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)建模25-30
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)25-26
• 2.2.2 建模過(guò)程26-30
• 2.3 模型的校核30-33
• 2.3.1 充氣效率的校核30-31
• 2.3.2 整機(jī)模型的校核31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器的匹配35-49
• 3.1 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立35-40
• 3.1.1 渦輪增壓器模型35-37
• 3.1.2 廢氣旁通閥模型37-38
• 3.1.3 整機(jī)模型建立38-40
• 3.2 增壓器匹配計(jì)算40-45
• 3.2.1 增壓器匹配的要求40
• 3.2.2 增壓器匹配方案40-41
• 3.2.3 增壓器匹配方案優(yōu)選41-45
• 3.3 增壓器匹配試驗(yàn)驗(yàn)證45-47
• 3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量驗(yàn)證45-46
• 3.3.2 增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行線驗(yàn)證46
• 3.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性驗(yàn)證46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 增壓車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化探討49-65
• 4.1 點(diǎn)火提前角優(yōu)化49-56
• 4.1.1 點(diǎn)火提前角優(yōu)化準(zhǔn)則49
• 4.1.2 點(diǎn)火提前角優(yōu)化數(shù)學(xué)模型49-50
• 4.1.3 點(diǎn)火提前角優(yōu)化過(guò)程50-55
• 4.1.4 點(diǎn)火提前角優(yōu)化前后發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)比55-56
• 4.2 壓縮比優(yōu)化56-61
• 4.2.1 不同壓縮比時(shí)點(diǎn)火提前角優(yōu)化57
• 4.2.2 不同壓縮比時(shí)外特性對(duì)比57-59
• 4.2.3 部分負(fù)荷時(shí)不同壓縮比性能變化59-60
• 4.2.4 最佳壓縮比確定60-61
• 4.3 稀燃時(shí)過(guò)量空氣系數(shù)優(yōu)化61-63
• 4.3.1 不同過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)點(diǎn)火提前角優(yōu)化61
• 4.3.2 不同過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)外特性對(duì)比61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 全文結(jié)論及展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得成果71-72
• 致謝72

【相似文獻(xiàn)】

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