小型车用高速柴油机工作过程模拟计算及试验研究

论文摘要

随着社会的快速发展,能源与环境问题也引起了当今社会的高度关注。这对内燃机动力性、经济性及排放性提出了越来越高的要求。通过利用计算机对内燃机工作过程的仿真计算和整机试验相结合的方法,可以缩短产品更新周期、节省人力及物力,这是目前改善和提高发动机的经济性、动力性、排放性最好方式。本文开展了以下三个方面的研究工作：1)对发动机各物理子系统建立工作过程数值模型,并在此基础上通过利用大型的通用内燃机工作过程数值模拟软件GT-Power,建立了D19TCI涡轮增压柴油发动机的GT-Power模型,并通过模型计算结果和D19TCI柴油发动机的试验数据的对比验证建立模型的准确性。2)通过所建立的D19TCI模型,模拟计算不同喷油提前角、增减喷油量、进气增压压力及不同摩擦系数对发动机性能影响。3)通过改变D19TCI柴油发动机实机的喷油提前角、增减喷油量、外源进气增压及不同的润滑油对发动机性能影响试验。通过模拟结果和试验数据进行对比分析得出,在不同转速工况时都有使得发动机的动力性及经济性最优的一个最佳喷油提前角；试验值的曲线发展趋势和模拟计算结果表明喷油量为循环油量为70mg时发动机动力性及经济性最优；不同的进排气压力对发动机性能影响是很明显的。进气压力在一定范围内,随着压力的增大有利于发动机的动力性及经济性的改善和提高。反之,超出范围后压力越大则对发动机性能不利影响也会越大；无论在任何工况,摩擦系数越大,发动机的动力性及经济性就越差,随着转速的增加,影响会越来越明显。润滑油粘度过大或过小都会影响到发动机的动力性及经济性,粘度过大,发动机工作时要克服润滑油内部的摩擦,因此会消耗一部分功率使得有效功率下降,燃油消耗也会随之增加；粘度过小使得承载油膜不够会造成磨损过大,造成发动机的动力性及经济性下降等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 柴油机工作过程分析研究进展与现状
• 1.3 柴油机数值模拟研究进展与现状
• 1.4 本文小结
• 第二章 内燃机工作过程模拟
• 2.1 模拟计算理论
• 2.1.1 缸内热力过程计算基本假设
• 2.1.2 缸内热力过程计算基本方程
• 2.1.3 燃烧放热规律
• 2.1.4 进排气管工作过程数值模拟计算
• 2.1.5 发动机性能参数的计算
• 2.2 GT-Power软件的构成及其分析
• 2.3 GT-Power软件仿真模拟计算流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 计算模型的建立与验证
• 3.1 计算模型建立
• 3.1.1 模型实机参数
• 3.1.2 建模步骤
• 3.1.3 计算模型建立
• 3.1.4 模型的参数设置
• 3.2 试验仪器设备与台架布置方案
• 3.2.1 参考的国家标准
• 3.2.2 实验设备及条件
• 3.2.3 试验台架布置方案
• 3.3 计算模型校准
• 3.4 本章小结
• 第四章 燃油系统因素对发动机性能影响
• 4.1 喷油提前角对柴油机性能的影响
• 4.1.1 喷油提前角对发动机动力性影响
• 4.1.2 喷油提前角对发动机经济性影响
• 4.1.3 喷油提前角对发动机缸内最大爆发压力的影响
• 4.2 喷油量对发动机性能的影响
• 4.2.1 喷油量对发动机动力性影响
• 4.2.2 喷油量对发动机经济性影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 外源增压及摩擦对发动机性能影响的研究
• 5.1 外源增压对发动机性能影响
• 5.1.1 进排气压力仿真计算研究
• 5.1.2 外源增压试验研究
• 5.2 摩擦系数对发动机性能影响
• 5.2.1 摩擦对发动机影响的模拟计算研究
• 5.2.2 摩擦对发动机影响试验研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间参与科研工作和论文发表情况说明
• 一、攻读硕士期间主持与参与的科研工作
• 二、攻读硕士期间文章的发表情况