冬季高凝点柴油加热研究与运用

论文摘要

运输车辆柴油发动机在冬季一般都根据气温使用相应牌号的低凝点柴油,低凝点柴油发动机的燃烧性能、动力性能、经济和环保性能都不如高凝点柴油好。而冬季使用高凝点柴油由于其分子量较大,柴油的低温流动性、雾化与蒸发均受影响,会使燃烧不完全,导致发动机功率下降、油耗升高及排放污染等问题。通过对国内外柴油机在低温启动方面的研究和应用现状了解,结合高凝点柴油的特性,提出了运用加热的方案解决高凝点柴油在低温状态的使用问题,根据车辆运行的不同阶段设计了相应的加热装置。以斯太尔WD615型发动机为模型,运用传热学相关理论,根据设想的对高凝点柴油加热的方法,考虑了影响因素,依据能量守恒定律建立了加热高凝点柴油供油系统的物理模型,并在物理模型的基础上根据具体使用工况分别建立了其在启动前停车加热阶段和行驶阶段的各个不同加热装置的数学模型。通过理论数值计算出加热各部位的加热功率。介绍了ANSYS10.0软件瞬态热分析的基本理论、进行瞬态热分析的基本步骤及求解参数设置方法。利用ANSYS10.0软件的热分析功能对模型加热过程进行瞬态分析,通过模拟和优化确定各加热部位的加热功率。通过对确定的加热功率进行独立实验测试,实验结果与理论和模拟结果对照分析,找出误差原因。对加热装置进行了工业试验验证,对工业试验中存在的问题进行分析改进,研究获得了成功。课题和国内外车辆常用的低温启动装置相比,研究的方向不同,低温启动装置主要考虑发动机的进气预热,而本课题则是为了解决冬季燃油的低温流动性问题。通过对柴油发动机供油系统各部位进行合理功率的加热方法达到了车辆在冬季使用高凝点柴油的目的。经工业试验验证课题研究是成功的,有一定的推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 前言
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究目的
• 1.2 课题的研究意义
• 1.2.1 提高汽车的使用经济性
• 1.2.2 减少车辆排放污染
• 1.3 国内、外的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 主要研究内容和研究方法
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文完成的任务和研究方法
• 第2章 供油系统加热理论研究与模型建立
• 2.1 相关传热学理论
• 2.1.1 温度场
• 2.1.2 热传递的方式
• 2.2 柴油机供油系统加热物理模型的建立
• 2.2.1 发动机供油系统的组成及工作原理
• 2.2.2 拟采用的方法
• 2.2.3 加热系统物理模型的建立
• 2.3 发动机供油系统加热数学模型的建立
• 2.3.1 各种影响因素的确立
• 2.3.2 加热方式的确定
• 2.3.3 建模的理论依据
• 2.3.4 启动前加热阶段的数学模型及行驶阶段数学模型
• 2.3.5 运行阶段的数学模型
• 2.4 小结
• 第3章 发动机供油系统加热理论计算
• 3.1 行驶阶段理论计算
• 3.1.1 主油箱不供油加热阶段
• 3.1.2 主油箱供油后的加热阶段
• 3.2 启动前停车加热阶段的理论计算
• 3.2.1 加热副油箱的理论计算
• 3.2.2 加热粗滤器的理论计算
• 3.2.3 加热滤清器的理论计算
• 3.2.4 加热输油管的理论计算
• 3.3 小结
• 第4章 发动机供油系统加热元件材料的选择
• 4.1 电加热元件介绍
• 4.2 电加热元件性能比较
• 4.3 电伴热带介绍
• 4.4 电伴热元件的选择
• 4.5 电伴热元件的安装
• 4.6 安全要求
• 4.7 小结
• 第5章 发动机供油系统加热仿真分析
• 5.1 ANSYS软件介绍
• 5.1.1 ANSYS热分析简介
• 5.1.2 瞬态热分析概述
• 5.2 进行仿真分析的基本步骤
• 5.2.1 前处理
• 5.2.2 加载求解
• 5.2.3 求解并显示结果
• 5.3 对加热各部分的温度场模拟
• 5.3.1 对加热副油箱的温度场模拟
• 5.3.2 对加热粗滤器的温度场模拟
• 5.3.3 对加热滤清器的温度场模拟
• 5.3.4 对加热输油管的温度场模拟
• 5.4 小结
• 第6章 发动机供油系统加热试验与改进
• 6.1 实验
• 6.1.1 实验条件
• 6.1.2 实验方法和实验步骤
• 6.1.3 实验结果
• 6.1.4 实验结果误差原因分析
• 6.2 工业运用试验
• 6.3 对存在问题的改进
• 6.3.1 对输油管温度偏高问题的改进
• 6.3.2 对主油箱温度控制的改进
• 6.4 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文
• 作者从事科学研究和学习经历的简历