压缩天然气汽车减压器建模与仿真

论文摘要

随着石油资源供给与消费矛盾的日趋加剧,汽车排放对环境污染的影响增大,世界各国从能源战略和环境保护出发,积极探求发展石油替代燃料,其中天然气作为代用燃料在汽车上已得到了广泛推广和应用。天然气汽车简称NGV(即以压缩天然气—CNG、液化天然气—LHG为燃料的车辆)由于它排放性能好,可调整汽车燃料结构,运行成本低、技术成熟、安全可靠,所以被世界各国公认为理想的替代燃料汽车。调压器是压缩天然气汽车燃料供给系统中非常重要的组成部分,它的主要功能是将高压天然气逐级减压至发动机允许的气体燃料压力范围。目前国内在调压器的结构设计工作中,较多是从实际试验着手确定和调整其设计参数,而从数学建模角度分析减压器各参数对其工作性能影响以及参数优化方面较为不足。为了掌握减压器的结构参数对其性能的影响,本文采用了理论分析和模型建立相结合的方法进行了研究,减压器内部气体状态变化和阀门可运动部件分别建立了物理模型和数学模型,利用MATLAB数学分析仿真软件结合系统控制原理中评价系统稳定性和速度响应能力的性能指标要求,针对模型中改变减压器结构参数带来的影响进行了减压室内压力变化曲线仿真和结构参数性能分析,并基于所建模型给出参数选取的合理范围。研究结论对今后减压器设计工作中优化结构参数,提高工作效率有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 天然气汽车概述
• 1.1.1 天然气的基本物理性质
• 1.1.2 我国天然气工业的发展
• 1.1.3 天然气汽车
• 1.2 天然气汽车的应用状况与特点
• 1.2.1 国外应用情况
• 1.2.2 我国应用情况
• 1.2.3 天然气汽车的优点与缺点
• 1.3 研究背景和现状
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 压缩天然气汽车发动机的燃料供给系统
• 2.1 混合气预混供给系统的组成
• 2.2 减压器结构和功能介绍
• 2.2.1 结构分类
• 2.2.2 减压器工作原理和性能
• 2.2.3 分体式单级减压器的结构和特性
• 2.2.4 分体式两级串联减压器的结构和特性
• 2.2.5 组合式减压器的结构和特性
• 2.3 混合器
• 2.3.1 文丘里式混合器
• 2.3.2 比例混合器
• 2.4 燃料供给系统的基本控制要求
• 2.5 本章小结
• 第三章 减压器模型建立
• 3.1 减压器模型建立的理论基础
• 3.1.1 流体力学基础
• 3.1.2 系统建模的意义及方法
• 3.2 减压器物理模型构建
• 3.2.1 物理模型概念及类型
• 3.2.2 分析与假设
• 3.2.3 物理模型结构图
• 3.3 减压器数学模型构建
• 3.3.1 数学模型概念及类型
• 3.3.2 分析与假设
• 3.3.3 单级减压器数学模型构建与分析
• 3.3.4 多级减压器数学模型构建与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于MATLAB 仿真的参数影响分析
• 4.1 MATLAB 简介及程序应用
• 4.2 一级减压室内压力变化及参数影响
• 4.3 二级减压室内压力变化及参数影响
• 4.4 三级减压室内压力变化及参数影响
• 4.5 各级减压室压力变化对比
• 4.6 各参数对减压器动态特性的影响综述
• 全文总结
• 结论
• 不足与展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢