三缸内燃式水泵性能仿真研究

论文摘要

内燃式水泵将传统的内燃机与柱塞式水泵技术集成为一体，直接利用活塞-柱塞的往复直线运动输出水压能，很好的克服了内燃机-柱塞泵系统和液压自由活塞发动机存在的诸多问题，形成一种易于产业化的新型动力装置。本文用AVL Boost软件对课题组研制的三缸内燃式水泵的热力学过程进行了模拟，得到燃烧室内燃气压力曲线，建立了其工作过程的动力学模型，采用MATLAB软件编写了仿真程序，对其动力性、经济性、运转平稳性等工作性能进行了仿真研究，并与KM385B型发动机驱动同型柱塞泵系统进行对比分析，为三缸内燃式水泵的优化改进和应用推广提供参考依据。三缸内燃式水泵全工况燃油消耗率为228.23g／（kW·h）)～984.11g／（kW·h），在1400r／min左右由于配流阀系统容积效率较低导致的内燃泵整机工作性能恶化，燃油消耗率急剧增大；全工况输出压力为1.01MPa～4.27MPa，随油门开度增加明显升高，受转速变化影响不大；全工况输出流量为3.80m3／h～16.91 m3／h，在1400r／min左右有波动，这主要是容积效率随转速升高出现的波动所致，而受油门变化影响不大；全工况有效热效率为12.06％～37.67％，变化规律同输出流量变化规律一致；全工况有效功率为1.12kW～19.93 kW，随油门开度的增加而升高，转速增加时，由于容积效率的波动导致有效功率随转速增加而出现明显波动；全工况运转不均匀度为1.0％～7.51％，随转速升高明显下降，受油门开度影响不大。三缸内燃式水泵与发动机驱动柱塞泵系统相比，动力性、经济等各方面都有明显的改善：燃油消耗率全工况相对改善20.67％～87.67％；输出功率全工况相对改善20.67％～87.67％；有效热效率全工况相对改善20.67％～87.67％；输出压力全工况改善20.67％～87.67％；输出流量全工况基本一致；运转不均匀度全工况相对改善3.88％～6.14％。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 活塞式内燃机-柱塞泵组合系统
• 1.2.2 液压自由活塞发动机
• 1.2.3 内燃式水泵
• 1.3 研究内容
• 第二章 三缸内燃式水泵工作过程动力学模型
• 2.1 三缸内燃式水泵结构原理
• 2.2 三缸内燃式水泵主运动系统动力学模型
• 2.3 三缸内燃式水泵配流阀系统动力学模型
• 2.3.1 配流阀液体连续流量方程
• 2.3.2 配流阀运动微分方程
• 2.3.3 配流阀运动初始条件
• 2.3.4 配流阀运动规律的数学模型
• 2.3.5 容积效率
• 2.4 三缸内燃式水泵工作过程总体模型及参数
• 2.4.1 三缸内燃式水泵工作过程总体模型
• 2.4.2 模型参数
• 2.4.3 模型合理性说明
• 2.5 本章小结
• 第三章 三缸内燃式水泵性能仿真
• 3.1 三缸内燃式水泵仿真软件编制说明
• 3.1.1 通用仿真软件简介
• 3.1.2 三缸内燃式水泵仿真软件编制说明
• 3.2 内燃式水泵性能评价指标
• 3.3 内燃式水泵性能仿真结果及分析
• 3.3.1 内燃泵容积效率仿真分析
• 3.3.2 内燃式水泵标定工况性能
• 3.3.3 内燃式水泵外特性及与发动机驱动柱塞泵系统的比较
• 3.3.4 内燃式水泵万有特性及与发动机驱动柱塞泵系统的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢