基于LabVIEW的点燃式发动机工作过程模拟及可变压缩比研究

论文摘要

内燃机的动力性、经济性及排放性指标与其工作过程进行的好坏直接相关,对工作过程进行研究是内燃机研究的主要方法之一。通过模拟计算可以比较深入地了解发动机工作过程中参数变化的规律以及结构参数、工况条件等因素对工作过程影响的程度,其与实验研究相互补充,能更好地研究发动机的性能。本课题是作为西南交通大学汽车与内燃机实验室开发的发动机工作过程分析软件的一个子系统而立项开展的,以LabVIEW软件为开发工具,主要目的是编写一套通用性好的模拟分析程序,对点燃式发动机的工作过程进行模拟计算。计算出示功图及主要性能指标,进而分析一些主要参数对发动机性能的影响,寻求某些规律以求对发动机的设计、改进及使用提供一定的指导。本文计算出的示功图也供课题组其他同学做发动机排放预测之用。本文先以某汽油机为实例机型进行工作过程模拟计算,求出其示功图和主要性能参数并与已知的参考数据相比较做了程序验证,程序验证正确后对发动机做了变参数分析,研究了一些重要参数如点火提前角、压缩比等对性能的影响及改进措施。之后又用所编程序对汽油机改装成CNG发动机后的性能做了拓展性研究,并就如何解决因燃用天然气导致的动力性下降等问题做了模拟研究。最后对压缩比对发动机性能的影响做了探讨,介绍了可变压缩比技术,并就其优点及怎样实现压缩比可变以获得最大的性能做了一定的探讨。通过分析证明所编的发动机工作过程模拟计算程序有较好的可行性和通用性,能够对一般的点燃式发动机进行工作过程模拟计算及预测分析研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本文的研究内容及目标
• 1.4 本章小结
• 第二章 内燃机工作过程数值模拟
• 2.1 工作过程数值计算的数学模型
• 2.2 气缸内热力过程的基本微分方程
• 2.3 气缸内各阶段的热力过程分析
• 2.4 微分方程中各个中间量的确定
• 2.4.1 工质特性参数确定
• 2.4.2 气缸工作容积
• 2.4.3 气缸周壁的传热
• 2.4.4 燃烧放热率的计算
• 2.4.5 进排气流量计算
• 2.5 内燃机的性能参数
• 2.6 本章小结
• 第三章 工作过程计算分析
• 3.1 软件开发平台介绍
• 3.2 工作过程模拟计算的实现
• 3.2.1 计算模型的选择和建立
• 3.2.2 工作过程模拟计算程序
• 3.3 工作过程模拟计算及程序验证
• 3.4 主要参数对发动机性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 CNG发动机性能预测分析
• 4.1 天然气的性质
• 4.2 天然气在发动机上的应用
• 4.3 CNG发动机工作过程模拟
• 4.4 提高CNG发动机性能的研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 可变压缩比技术探讨
• 5.1 可变压缩比概述
• 5.2 可变压缩比技术对发动机性能的贡献
• 5.3 可变压缩比的实现方案
• 5.4 影响可变压缩比技术应用的因素
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果