交通運輸畢業(yè)論文1

1、柴油機主要參數(shù)對排氣能量的影響學(xué)校代碼：10410 序 號：070989本 科 畢 業(yè) 論 文題目： 柴油機主要參數(shù)對排氣能量的影響研究 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 易 澤 華 學(xué) 號： 2007089 專 業(yè)： 交 通 運 輸 年 級： 07 指導(dǎo)教師： 陳 平 錄 二o一一 年 五 月13柴油機主要參數(shù)對排氣能量的影響摘 要隨著能源和環(huán)境問題的日趨深化，汽車節(jié)能減排成了社會發(fā)展的必然趨勢。作為汽車動力源的車用內(nèi)燃機的技術(shù)改進和升級是汽車節(jié)能減排當(dāng)前的重點，而熱效率更高、排放更低的柴油機的研究顯得意義非凡。本文以單缸四沖程柴油發(fā)動機為研究對象，建立了柴油缸工作過程數(shù)值計算模型。在此基礎(chǔ)上

2、分析了柴油機主要參數(shù)轉(zhuǎn)速n、負(fù)荷（噴油量）、進氣提前角和排氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響。通過分析得出了以下結(jié)論：隨著轉(zhuǎn)速n的提高，排氣能量顯著增加，并呈折線增加；隨著負(fù)荷（噴油量）的增大，排氣能量增加，并呈直線增加；隨著進氣提前角增大，排氣能量小幅增加，并呈拋物線增加；隨著排氣提前角的的增大，排氣能量的峰值越早出現(xiàn)，排氣能量增加，并呈近似直線增加。關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動機；主要參數(shù)；排氣能量；分布規(guī)律analysis about howresearch on tthe influence of diesel engine mmain pparameters ion nfluence the

3、exhaust exhaust energyenergy for diesel engineabstract: as energy and environmental problems is to deepen，auto savingenergy saving and emission reducing for car have became an inexorable trend of the development of society due to the energy and environmental problems. technology improvement and upgr

4、ades of internal-combustion engine,，as the power of vehicle,，has been the key of auto saving,， diesel engine research on higher thermal efficiency,， lower emission has special importance nowadays. with a single cylinder diesel engine with four strokes as the research object,， this paper establishes

5、the numerical model of the diesel cylinders working process. analyze how the main parameters of diesel engine speed n,， load (injection quantity),， inlet advance angle and exhaust advance angle influence exhaust temperature,， flow velocity and energy. conclude the following conclusion through the si

6、mulation: along with the speed n increases,， exhaust energy significantly increase in broken line form; along with the load (injection quantity) increases,， exhaust energy sharply increase; with gas-entering advance angle alpha increases,， exhaust energy increases slightly and in a parabola form; wi

7、th the exhaust advance angle gamma increases,， exhaust energy peak appear sooner,， the exhaust energy increase in a approximate linear form.英文摘要找人幫你修改一下吧key words: diesel engine;main parameters;exhaust energy;distribute law目 錄目錄里面的標(biāo)號請自行修正1 緒論41.1 課題背景與意義41.11 汽車節(jié)能減排是社會發(fā)展的必然趨勢41.12 現(xiàn)階段內(nèi)燃機節(jié)能減排是重點51.13

8、 柴油發(fā)動機在現(xiàn)代轎車中的應(yīng)用51.2 國內(nèi)外柴油機研究現(xiàn)狀61.3 課題主要研究內(nèi)容與目標(biāo)92 柴油缸模型93.模擬分析143.1轉(zhuǎn)速n對排氣溫度、流量和能量的影響分析153.2負(fù)荷（噴油量）對排氣溫度、流量和能量的影響分析173.3進氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響分析203.4排氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響分析224 總結(jié)25參 考 文 獻(xiàn)26致 謝271 緒論1.1 課題背景與意義1.1.1 汽車節(jié)能減排是社會發(fā)展的必然趨勢能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代文明標(biāo)志之一的汽車一刻也離不開石油。據(jù)統(tǒng)計，一輛汽車年平均消耗石油約5噸1。截止到2008年，世界汽車保有量已突

9、破9億輛，其中中國約為6467萬輛，除此之外中國的摩托車保有量已達(dá)到8954萬輛，掛車101萬輛，上路行駛的拖拉機1464萬輛。并且世界汽車保有量正以每年3000萬輛的速度增長，預(yù)計到2020年全球汽車保有量將達(dá)到12億輛（其中中國將達(dá)到1.31.5億輛）2，屆時汽車所消耗的石油將達(dá)到每年55億噸，交通用油將占全球石油總消耗的62以上。而中國預(yù)測到2020年，進口的石油將占石油需求的50以上。巨大的石油進口需求將嚴(yán)重威脅中國的能源安全，并阻礙中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。到2020、2030年時，中國的機動車燃料消耗量需求將分別達(dá)到2.3億噸和3.7億噸，分別占當(dāng)年全國石油總需求的57和873。可見，汽

10、車是消耗石油的大戶。根據(jù)國際能源機構(gòu)的預(yù)測，到目前為止全球石油已探明可采總量約為1.2萬億桶，按2006年產(chǎn)油306億桶計算，石油儲采比40：1。也就是說，我們目前探明的可采石油資源理論上僅供開采40年4。為了保證可持續(xù)發(fā)展，只有盡可能地節(jié)約能源，才能延緩石油枯竭的時間，并贏得充足的時間，以完成新能源的替換工作。節(jié)能是指在保證能夠生產(chǎn)出相同數(shù)量和質(zhì)量的產(chǎn)品，或獲得相同的經(jīng)濟效益，或者滿足相同需要、達(dá)到相同目的的前提下，使能源的消耗量下降。節(jié)能的目的，就是減少國家整個經(jīng)濟發(fā)展對能源的需求，以盡可能少的能源消耗來獲得盡可能多的經(jīng)濟效益。世界節(jié)能委員會的報告提出：節(jié)能的中心思想是采用技術(shù)上現(xiàn)實可行、

11、經(jīng)濟上合理、環(huán)境與社會可以接受的方法，來有效地利用能源?？梢?，節(jié)能的目的是要求從開發(fā)到利用的全部過程中獲得更高的能源利用率。 節(jié)能從某種意義上說，也是最便宜、最迅速地獲得供應(yīng)的“新能源”。因此人們說：“節(jié)能是開發(fā)第五能源（煤炭、石油、水電、核能四大能源之外），是不產(chǎn)生放射性廢料、沒什么污染的能源”。因此，世界各發(fā)達(dá)國家都非常重視節(jié)能工作。交通能源消耗是造成局部能源污染和全球溫室氣體排放的主要來源之一。全 球20%的二氧化碳排放量源于汽車尾氣。汽車尾氣排放已成為世界各大城市中co、nox和ch等污染物的第一大污染源。美國的大氣污染物排放中66%的co，43%的nox，31%的hc，33%的co和

12、20%的微粒來自汽車的排放。在我國大城市中，由汽車排放的co、nox、hc分別占各排放總量的63%、22%和73%5。北京市已成為世界上空氣污染最嚴(yán)重的城市之一。我國汽車尾氣排放在城市大氣污染中的分擔(dān)率逐年增加。 溫室效應(yīng)產(chǎn)生的危害已逐漸為人們所認(rèn)知，汽車尾氣對人體的危害也引起了廣泛關(guān)注，降低汽車尾氣排放的呼聲越來越高。世界各主要國家紛紛出臺限制汽車尾氣排放的國家標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2 現(xiàn)階段內(nèi)燃機節(jié)能減排是重點近幾年來，節(jié)能減排呼聲日益高漲，新能源汽車尤其是電動汽車受到熱捧。一業(yè)內(nèi)人士狂熱地認(rèn)為：電動汽車時代來到了，傳統(tǒng)內(nèi)燃機將很快退出歷史舞臺。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士的深度分析告訴我們：傳統(tǒng)內(nèi)燃機2020年

13、前仍將在中國汽車市場唱主角6。內(nèi)燃機是目前人類所能掌握的熱效率最高的移動動力機械，進入21 世紀(jì)以來，作為主流移動動力機械的內(nèi)燃機，面對節(jié)能減排更高、更新要求的挑戰(zhàn)，已成為全行業(yè)發(fā)展的重中之重。在節(jié)能方面，以2008 年為例，我國全年消耗商品柴油1.3323 億噸，商品汽油6347 萬噸，內(nèi)燃機用潤滑油321 萬噸， 常規(guī)動力船舶用燃料油2200 萬噸，合計2.2191 億噸，已占到我國2008 年石油消耗總量（自產(chǎn)1.89 億噸，進口1.7888 億噸）3.6788 億噸的60.32%。今年1 月22 日， 國家發(fā)改委發(fā)布數(shù)字，2009 年我國石油自產(chǎn)1.89 億噸，進口原油1.99億噸，同

14、時披露，我國原油對外依存度超過50%，全年達(dá)到51.3%3。以上兩組數(shù)字說明，大力倡導(dǎo)和鼓勵內(nèi)燃機堅持節(jié)能技術(shù)發(fā)展、堅持推廣高效應(yīng)用替代能源、緩解國家石油對外依存度，已成為內(nèi)燃機行業(yè)的緊迫命題，也是當(dāng)前內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)優(yōu)化選擇的發(fā)展方向。在減排方面，目前我國內(nèi)燃機工業(yè)實施的現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，與歐美發(fā)達(dá)國家相比，各項指標(biāo)均滯后2個排放等級以上。另外，有報告指出，2008 年我國二氧化碳排放量占世界總量的21.8%， 美國占比20.2%3， 從以上數(shù)字可看出內(nèi)燃機工業(yè)在減排方面所要承擔(dān)的重要使命。和發(fā)展電動車相比，提升內(nèi)燃機效率顯得更為迫切和現(xiàn)實。內(nèi)燃機的石油消費量約占石油總消費量的66%,， 我國石油進口

15、依賴度已超過50%。內(nèi)燃機所排出的廢氣和噪聲也是大氣和環(huán)境主要污染源,， 城市超過50%的有害氣體來源于機動車內(nèi)燃機所排出的廢氣。但燃燒發(fā)動機仍是未來主要動力源,， 燃料的高效清潔燃燒理論與燃燒技術(shù)仍是學(xué)科前沿。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機仍有50%的節(jié)能潛力,， 可再生燃料、新型合成燃料的高效清潔燃燒是新能源的重要方面,， 追求低碳動力已成為國際政治重要議題,， 燃燒發(fā)動機燃料多元化、能源多元化是一種趨勢。這些語句在前面已經(jīng)有很多重復(fù)，請仔細(xì)核對并修正現(xiàn)有的內(nèi)燃機汽車在其節(jié)能，排放的性能上仍然有改善的潛力。在今后開發(fā)混合動力汽車時，仍然需要高效的內(nèi)燃機為動力基礎(chǔ)。加之其燃料的便利性以及完善的服務(wù)體系，繼續(xù)改

16、善現(xiàn)有的內(nèi)燃機汽車的性能仍然有非常重要的意義。我們要丟掉速成的幻想，摒棄浮躁的心態(tài)，將主要精力投放在內(nèi)燃機節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)上，采取以優(yōu)化現(xiàn)有的車用能源動力系統(tǒng)為主，以開發(fā)替代能源動力系統(tǒng)為輔的汽車能源動力雙重戰(zhàn)略。內(nèi)燃機可靠、使用方便，經(jīng)濟優(yōu)勢大，到目前為止無法替代。所謂發(fā)現(xiàn)新的能源和動力裝置，都還在探索過程當(dāng)中。因此，內(nèi)燃機節(jié)能減排的現(xiàn)實意義極為重大。1.1.3 柴油發(fā)動機在現(xiàn)代轎車中的應(yīng)用內(nèi)燃機中的柴油機具有熱效率高、油耗低、低轉(zhuǎn)速扭矩及最大扭矩高等諸多優(yōu)點,， 因此正逐漸成為市場發(fā)展的主流。國際上特別是歐洲,， 先進柴油機技術(shù)獲得了很大發(fā)展。美國著名汽車調(diào)查公司j.d.power預(yù)測:

17、 ：全球柴油車的比例到2015 年將達(dá)到28%,， 柴油車的銷售在歐洲以外地區(qū)也將增長60%左右7。我國對車用柴油機的需求更是空前的,， 從最近重卡領(lǐng)域的“爆發(fā)式發(fā)展”就能略見一斑。車用柴油機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大必然對國民經(jīng)濟產(chǎn)生積極影響,，同時新技術(shù)的引進以及對自主創(chuàng)新能力建設(shè)的投入也必將增強民族汽車產(chǎn)業(yè)的信心和競爭力。1.(1)柴油相對于汽油的優(yōu)勢汽油和柴油都是石油產(chǎn)品,， 其中汽油是碳原子數(shù)約412的復(fù)雜烴類混合物,， 閃點為-5810;；柴油則是碳原子數(shù)約1022的復(fù)雜烴類混合物,， 閃點一般為4555。柴油的碳含量較高,， 因此其能量密度也較高。并且柴油在存儲和使用時不易揮發(fā),， 遇到明火

18、也不易被點燃,， 較汽油更為安全。2.(2)柴油機的環(huán)保與燃油經(jīng)濟性壓燃式的柴油機比點燃式的汽油機具有更高的能量轉(zhuǎn)化率,， 即熱效率高。與普通汽油機相比,， 現(xiàn)代柴油發(fā)動機的潛在溫室效應(yīng)比汽油發(fā)動機低45%,， 節(jié)油15%30%,， 而且?guī)缀醪划a(chǎn)生揮發(fā)污染物。較低的耗油量也使得柴油機尾氣排放更低( 新式柴油機都配備先進的氮氧化物、顆粒物處理系統(tǒng)) , ，更利于環(huán)保。3.(3)柴油機的其他優(yōu)點相對于汽油發(fā)動機,， 由于柴油機沒有點火器,，所以燃燒室結(jié)構(gòu)更簡單,， 有利于提升工作壓力; ；在相同功率的情況下,， 柴油機的扭矩更大,， 最大功率時的轉(zhuǎn)速卻更低,， 因此可以提供更好的駕駛樂趣( 特別是

19、山路、坡道等復(fù)雜路況) 。當(dāng)然,， 將柴油機作為汽車主動力優(yōu)點還遠(yuǎn)不止這些。因此，對究柴油機研究顯得更有意義。1.2 國內(nèi)外柴油機研究現(xiàn)狀1.1.2.1燃油系統(tǒng)博世、德爾福、西門子和電裝公司的高壓共軌技術(shù)是當(dāng)前供油系統(tǒng)的主流，共占據(jù)了國內(nèi)歐以上柴油機市場70%多的份額，而高壓共軌恰恰是歐升級歐甚至歐v以上排放標(biāo)準(zhǔn)的有效技術(shù)前提。以下是世界四大燃油系統(tǒng)供應(yīng)商產(chǎn)品信息：（1）德國博世（robert bosch）共軌系統(tǒng)噴油器（壓電式）：噴射壓力最高可達(dá)2000bar；可實現(xiàn)預(yù)噴射，降低發(fā)動機燃燒噪聲；精確控制噴油量，可降低發(fā)動機排放及油耗；最多可實現(xiàn)5次噴射。博世：在中國大力推廣高壓共軌技術(shù)。（2

20、）美國德爾福（delphi）德爾福e3柴油機電控單體噴油器（eui）：最高2500bar的噴射壓力；高速驅(qū)動，電子引燃噴射；噴油器體內(nèi)采用雙閥系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)定不同噴嘴的打開和關(guān)閉的壓力；有助于滿足歐v和美國07標(biāo)準(zhǔn),，并有滿足美國10標(biāo)準(zhǔn)的潛力。德爾福柴油機電控單體泵(eup): 峰值噴射壓力為2000bar；電子引燃噴射；噴射式燃料調(diào)節(jié)；幫助制造商達(dá)到歐iii和歐iv排放標(biāo)準(zhǔn)，并有可能達(dá)到歐v和美國07的排放標(biāo)準(zhǔn)。德爾福multecr中型柴油機共軌系統(tǒng)：1800bar的泵壓力；優(yōu)化的液壓設(shè)計降低了波動情況,， 使得在每個循環(huán)中5個多點噴射都能夠準(zhǔn)確噴射；應(yīng)用于中型卡車、非公路車輛,， 三缸到八

21、缸發(fā)動機。德爾福: 在共軌技術(shù)和單體泵技術(shù)各有側(cè)重,， 大致為中輕型車輛使用共軌系統(tǒng)；中型商務(wù)車使用“轉(zhuǎn)子泵”系統(tǒng)、泵噴嘴系統(tǒng)或者中型共軌系統(tǒng)；重型車則使用泵噴嘴和單體泵技術(shù)。（3）日本電裝（denso）電裝開發(fā)的1800共軌系統(tǒng)：高精度5次噴射，可以在不安裝顆粒捕集器的情況下達(dá)到歐排放標(biāo)準(zhǔn)。電裝：歐以上排放普遍采用共軌系統(tǒng)（4）德國西門子（siemens）西門子柴油共軌噴油器：壓力范圍50-1800bar，最大噴射次數(shù)7次。從歐升級到歐甚至歐v，至少有兩種技術(shù)路線（燃油系統(tǒng)）可供選擇，即電控高壓共軌系統(tǒng)和電控單體泵系統(tǒng)。電控單體泵受輸出功率限制，且難以克服強震動和高噪音等柴油發(fā)動機的傳統(tǒng)缺陷

22、，因此并非所有機型都適用。電控高壓共軌系統(tǒng)目前已經(jīng)發(fā)展到第四代，由于其技術(shù)上的綜合優(yōu)勢（有效降低尾氣排放量、噪聲、燃油消耗等），是一種更具繼承性和可持續(xù)發(fā)展性的燃油噴射系統(tǒng)。從國內(nèi)市場狀況看，博世公司已在江蘇無錫投資建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實現(xiàn)了本地化生產(chǎn)；電裝也在常州獨資建立了國產(chǎn)化基地；經(jīng)過十年的努力，無錫油泵油嘴研究所研發(fā)的共軌系統(tǒng)已經(jīng)在公交車上使用；遼寧新風(fēng)集團引進德國利勃海爾集團crt共軌系統(tǒng)全套技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)了滿足國產(chǎn)柴油機達(dá)到歐排放標(biāo)準(zhǔn)的燃油噴射產(chǎn)品，歐系統(tǒng)正在開發(fā)中。可見，國內(nèi)本土化的共軌系統(tǒng)將會兼具技術(shù)和市場的雙重競爭力。2.1.2.2后處理系統(tǒng)由于歐洲和美國排放法規(guī)指標(biāo)和實施

23、的時間不一致，導(dǎo)致了采用的方法也不同。歐洲更傾向scr（選擇性催化還原）路線,，scr+dpf（微粒過濾3器，歐發(fā)動機可以不配備）；美國和日本則傾向于egr（廢氣再循環(huán)）路線即egr+dpf；另外對于從歐升級到歐還有egr+poc（微粒催化氧化器）路線。然而，目前這些技術(shù)路線都各有不足。其中之一就是egr和scr系統(tǒng)對燃油甚至潤滑油品質(zhì)都有嚴(yán)格要求（中國石油大連潤滑油研發(fā)中心），相比之下scr路線稍弱一些，因此被認(rèn)為“更適合中國當(dāng)前的國情”。但應(yīng)用scr路線仍需解決一些基本問題，如成本較高、要有政府的支持（需要建設(shè)很多尿素加注站，因為作為還原劑的尿素要像柴油一樣經(jīng)常補充）等；另外尿素溶液低溫時

24、容易結(jié)晶，在我國北方地區(qū)使用有一定困難。國內(nèi)方面，一汽錫柴在國柴油機研發(fā)時也采用了多平臺并舉戰(zhàn)略，即scr與egr同步開發(fā)；玉柴則從國內(nèi)第一款歐柴油機到第一款歐柴油機都使用了scr技術(shù)。 3.高壓共軌電子控制燃油噴射技術(shù)共軌式電控燃油噴射技術(shù)是通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分別送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達(dá)到最佳的燃燒空燃比和良好的霧化，達(dá)到最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放。共軌式燃油噴射技術(shù)有助于減少柴油機的尾氣排放量，并有助于改善噪聲、降低燃油消耗等。柴油機共軌式

25、電控燃油噴射技術(shù)是一種全新的技術(shù)，因為它集成了計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進的噴油結(jié)構(gòu)于一身。該技術(shù)的主要特點是：1）采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥；2）采用共軌方式供油；3）高速電磁開關(guān)閥頻響高，控制靈活；4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍寬。 4.1.2.3 多氣門技術(shù)在柴油機上采用多氣門技術(shù)是滿足更嚴(yán)格排放指標(biāo)的有效途徑。由于缸蓋上的噴油嘴和活塞上的燃燒室凹坑布置在氣缸中央，從而優(yōu)化了進氣渦流和油霧分布以及活塞與噴油器的冷卻條件，并可實現(xiàn)渦流比在不同轉(zhuǎn)速下的變化。這使混合氣的形成進一步優(yōu)化，因而在提高動力性和經(jīng)濟性的同時減少了nox 排放，但增加了成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。在

26、柴油機上應(yīng)用多氣門技術(shù)是國際學(xué)術(shù)界研究熱點之一，國外內(nèi)燃機的氣門最多時已達(dá)到5 個。目前已在大型柴油機應(yīng)用的基礎(chǔ)上，逐漸開始在小型柴油機上應(yīng)用，國內(nèi)在這方面的研究尚未成熟。5.1.2.4增壓中冷技術(shù)廢氣渦輪增壓可提高進氣壓力并增大空氣的供給量，提高了氣缸內(nèi)平均有效壓力、過量空氣系數(shù)及整個循環(huán)的平均溫度，使燃油燃燒完全，可使柴油機顆粒狀物質(zhì)的排放量降低50%左右，并減少co和hc的排放。柴油機采用進氣增壓技術(shù)后，由于壓縮溫度升高，在動力性與經(jīng)濟性提高的同時，nox的排放也必然增加。但增壓柴油機在采用中冷技術(shù)以后，增壓空氣在進入氣缸以前被冷卻，在一定程度上可以抑制nox的排放。因此，采用增壓中冷技

27、術(shù)可降低柴油機nox 的排放。目前，柴油機增壓中冷技術(shù)在中型柴油機上應(yīng)用日益廣泛，在小型柴油機上也逐漸被采用。一些新研制的轎車柴油機上也開始采用。國內(nèi)在這方面的研究也尚未成熟，基本上靠技術(shù)引進。6.1.2.5 廢氣再循環(huán)技術(shù)采用廢氣再循環(huán)（egr）是降低nox排放的一項極為有效的措施，目前只是在汽油機上得到了較為成熟的應(yīng)用。egr在所有負(fù)荷條件下都可以有效減少nox排放。將定量廢氣引入柴油機進氣系統(tǒng)中，再循環(huán)到燃燒室內(nèi)，有利于點火延遲，增加了參與反應(yīng)物質(zhì)的熱容量以及co2，h2o及n2等惰性氣體對o2的稀釋作用，從而可降低燃燒最高溫度，減少nox的生成。大約60%70% 的nox是在高負(fù)荷時產(chǎn)

28、生的，此時采用合適的廢氣再循環(huán)率對于減少nox是很有效的。廢氣再循環(huán)率為15%時，nox排放可以減少50%以上，而廢氣再循環(huán)率為25%時，nox排放可減少80%以上。利用廢氣再循環(huán)（egr）來降低nox的排放，需要與電子控制結(jié)合，根據(jù)柴油機負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度傳感器及啟動開關(guān)信號，由ecu對egr率和egr時機進行控制，保證在對柴油機性能影響不大的條件下，降低尾氣中nox的排放。此處僅列舉并分析了以上幾種柴油發(fā)動機技術(shù)的改進，還有一些新技術(shù)，比如，渦輪增壓技術(shù)、電控燃油噴射技術(shù)、微粒捕集器技術(shù)及機外催化處理技術(shù)等。國外這些技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而我國在這些方面落后于國外，基本上也是引進技術(shù)。先進

29、的高壓燃油噴射系統(tǒng)是實現(xiàn)柴油機高效清潔燃燒的關(guān)鍵。以無錫油泵油嘴研究所為代表的國內(nèi)燃油系統(tǒng)廠商，已經(jīng)把中國的電控燃油噴射系統(tǒng)水平提升到商業(yè)應(yīng)用階段，其電控共軌系統(tǒng)已經(jīng)在多種型號柴油機上進行了匹配，并在軍車和城市公交等領(lǐng)域進行了小批量應(yīng)用。其他像遼寧新風(fēng)、四川威特、湖南亞新科南岳等廠商，也都在積極推進各自產(chǎn)品的商業(yè)化進程。當(dāng)前，在更大范圍和領(lǐng)域推廣使用國內(nèi)燃油噴射系統(tǒng)的瓶頸在于，一方面，由于國內(nèi)產(chǎn)品剛剛起步，仍然得不到更多主機廠商的積極響應(yīng)；另一方面，新產(chǎn)品肯定要有一個不斷完善和持續(xù)改進的過程。1.3 課題主要研究內(nèi)容與目標(biāo)通過建立柴油發(fā)動機工作過程數(shù)值計算模型，分析柴油機主要參數(shù)轉(zhuǎn)速n、負(fù)荷（

30、噴油量）、進氣提前角和排氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響，得出排氣能量的分布規(guī)律。2 柴油缸機理論模型的建立8-12 對柴油缸缸內(nèi)工作過程作如下假設(shè)： 為了簡化柴油機的建模過程，對柴油的工作過程作以下假設(shè)這里標(biāo)注上參考文獻(xiàn)，可以將你們的內(nèi)燃機原理的書作為參考文獻(xiàn)。：（1）汽缸內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)是均勻的，也就是不考慮缸內(nèi)各點的壓力、溫度和濃度的差異，并認(rèn)為在進氣期間，流入缸內(nèi)的空氣與缸內(nèi)的殘余廢氣實現(xiàn)瞬時的完全混合； （2）工質(zhì)為理想氣體，其比熱、內(nèi)能僅與氣體溫度和氣體成分有關(guān)； （3）氣體流入或流出氣缸為準(zhǔn)穩(wěn)定流動； （4）進、出口的動能忽略不計。這個假設(shè)可以將內(nèi)燃機原理書上的內(nèi)容寫入。不要抄別

31、人的論文 基于上述假設(shè)，可以推出缸內(nèi)溫度隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的關(guān)系式為： （2.1） 式中：t文中所有的變量均需要斜體 溫度（k）； 曲軸轉(zhuǎn)角（rad）；m 缸內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量（kg）； cv 等容比熱j/（kgk）； qb 燃燒放熱量（j）；qw 缸壁傳熱量（j）； p 缸內(nèi)氣體壓力（pa）； v 氣缸瞬時容積（m3）； h 氣體的比焓（j/kg）；u 氣體的比內(nèi)能（j/kg）； 過量空氣系數(shù)（無量綱）； 下標(biāo)i和e表示進氣和排氣。 缸內(nèi)氣體質(zhì)量平衡方程： （2.2）式中：mb 瞬時噴油量。 理想氣體狀態(tài)方程： pv=nrt （2.3）上式中氣體常數(shù)r，因?qū)τ诔Ｓ貌裼?，在過量空氣系數(shù)為1時，純?nèi)細(xì)鈘值為

32、287.11j/kgk，與純空氣r值287.06 j/kgk差別很小，因此可以采用空氣的r值進行計算。 上述三個方程即可描述柴油缸機缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化。然而該方程組并非封閉，還需要追加一系列方程作為其邊界條件，現(xiàn)分別表述如下：氣缸有效容積： （2.4）式中：vc 余隙容積（m3）；d 缸徑（m）；r 曲柄半徑（m）；s 連桿曲柄比（無量綱）。設(shè)瞬時過量空氣系數(shù)為： （2.5）式中：l0 理論空燃比，對柴油，取值為14.4。 則缸內(nèi)工質(zhì)的內(nèi)能與溫度的關(guān)系式為：（2.6）等容比熱的表達(dá)式為： （2.7） 設(shè)流量系數(shù)為，則在dt時間內(nèi)流過進排氣門的氣體質(zhì)量流量為： （2.8） （2.9）式

33、中：n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min)。12 流函數(shù)：當(dāng)時 （3.10）當(dāng)時 （3.11）式中：p1 氣門上游空氣壓力（pa）； p2 氣門下游空氣壓力（pa）；v1 氣門前的氣體比容（m3/kg）。 在計算流函數(shù)時同樣需要考慮可能出現(xiàn)的倒流現(xiàn)象。 對于柴油缸機使用的菌狀氣門，其流通截面積的計算公式為： （3.12） 式中：h 氣門瞬時升程（m）；d 氣門閥座的錐面內(nèi)徑（m）； 氣門閥盤錐角（rad）。燃料的代用放熱規(guī)律采用韋伯函數(shù)，其表達(dá)式為： （3.13）式中：u 燃燒效率，對于柴油機穩(wěn)定運行，一般取值為1 ；hu 柴油低熱值，43000kj/kg ；m 燃燒品質(zhì)數(shù)，對中低速柴油機取值為0.5-

34、1.5，本文取0.58； 燃燒起始點（rad）； 燃燒持續(xù)角（rad）。 缸內(nèi)工質(zhì)與氣缸壁間的傳熱量為： （3.14）式中：n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min）； 瞬時平均傳熱系數(shù)（w/（km2）；t 缸內(nèi)氣體瞬時溫度（k）；ai 傳熱表面積（m2）；twi 傳熱表面的平均溫度（k）； （i=1：活塞；i=2：氣缸蓋；i=3：氣缸套）。 換熱系數(shù)采用woschni公式： （3.15） 式中：ci 氣體速度系數(shù)，；c2 燃燒室形狀系數(shù)，對于直噴式柴油機，c2=0.00324；d 氣缸缸徑（m）； vd 活塞行程容積（m3）；cm 活塞平均速度（m/s）；cu 穩(wěn)流吹風(fēng)試驗時，葉片風(fēng)速計的切向速度（m/s

35、）； p 缸內(nèi)氣體壓力（pa）；t 缸內(nèi)氣體溫度（k）；p0 發(fā)動機倒拖時的氣缸壓力（pa）； p1 壓縮始點的氣缸壓力（pa）；t1 壓縮始點的氣缸溫度（k）； v1 壓縮始點的氣缸容積（m3）。 由于cu 獲取較為困難，可以簡化，假設(shè)氣體速度系數(shù)c1 約等于2.3。 將上述方程組聯(lián)立求解，即可獲得柴油缸工作過程中缸內(nèi)工質(zhì)各狀態(tài)參數(shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的情況，即柴油缸的示功圖，并可由此得到其各項指示性能指標(biāo)。 平均摩擦壓力方程： （3.16）式中：pf 平均摩擦壓力（mpa）；pconst 摩擦壓力恒定部分(mpa)，取值為0.04 mpa；pmax 缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力（mpa）；cm 活塞平均速度

36、（m/s）；c1 經(jīng)驗系數(shù)（無量綱），取值為0.005；c2 經(jīng)驗系數(shù)（mpa/（ms-1），取值為0.009 mpa/（ms-1）；c3 經(jīng)驗系數(shù)（mpa/（ms-1）2)，取值為810-5 mpa/(ms-1)2；各經(jīng)驗系數(shù)取值均來源于文獻(xiàn)。 柴油機采用一單缸柴油機模型，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2.1。表中請補充數(shù)據(jù)表 2.1 柴油缸關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)表頭應(yīng)該放在表的上方項目表 2.1 柴油缸關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)3.模擬分析本章將模擬分析轉(zhuǎn)速n、負(fù)荷（噴油量）、進氣提前角和排氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響。采用單一變量分析法，即取一個作為變量，其它三個取固定值（取合適值作為固定值），分析單一變量對排氣溫度

37、、流量和能量的影響。這四個量的固定值分別是轉(zhuǎn)速n=2000rpm，負(fù)荷（噴油量）=27.624mg，進氣提前角=20，排氣提前角=60。它們的變化范圍分別為轉(zhuǎn)速n=8003200rpm，負(fù)荷（噴油量）=23.55131.696mg，進氣提前角=1030，排氣提前角=4080。從每個變量的變化范圍平均取五個值，分別得出五組模擬數(shù)據(jù)，分析其影響，最終得出排氣能量分布規(guī)律。3.1轉(zhuǎn)速n對排氣溫度、流量和能量的影響分析轉(zhuǎn)速n取值800rpm，1400rpm，2000rpm，2600rpm，3200rpm，如表3.1所示。表3.1 轉(zhuǎn)速n的變化值項目12345轉(zhuǎn)速n（rpm）80014002000260

38、03200負(fù)荷（mg）27.624進氣提前角（）20排氣提前角（）60 模擬得出五組數(shù)據(jù)，進而得出轉(zhuǎn)速n對排氣溫度、流量、能量和能量分布規(guī)律的影響圖，如圖3.1，圖3.2，圖3.3，圖3.4所示。圖3.1 轉(zhuǎn)速n對排氣溫度的影響圖3.2 轉(zhuǎn)速n對排氣流量的影響這幅圖請刪除圖3.3 轉(zhuǎn)速n對排氣能量的影響圖3.4 轉(zhuǎn)速n對排氣能量分布規(guī)律的影響由圖3.1可知，隨著轉(zhuǎn)速n的提高，排氣最高溫度、最低溫度和平均溫度都顯著升高，高溫持續(xù)的時間增長。由圖3.2可知，隨著轉(zhuǎn)速n的提高，排氣最小流量、最大流量和平均流量都增大，高流量持續(xù)時間增長。由圖3.3可知，隨著轉(zhuǎn)速n的提高，排氣能量顯著增加，高能量持續(xù)時

39、間增長。由圖3.4可知，隨著轉(zhuǎn)速n的提高，排氣能量呈折線增加。3.2負(fù)荷（噴油量）對排氣溫度、流量和能量的影響分析負(fù)荷（噴油量）取值23.551mg，25.587mg，27.624mg，29.66mg，31.696mg，如表3.2所示。表3.2 負(fù)荷（噴油量）的變化值項目12345轉(zhuǎn)速n（rpm）2000負(fù)荷（mg）23.55125.58727.62429.6631.696進氣提前角（）20排氣提前角（）60 模擬得出五組數(shù)據(jù)，進而得出負(fù)荷（噴油量）對排氣溫度、流量、能量和能量分布規(guī)律的影響圖，如圖3.5，圖3.6，圖3.7，圖3.8所示。圖3.5 負(fù)荷（噴油量）對排氣溫度的影響圖3.6 負(fù)荷

40、（噴油量）對排氣流量的影響這幅圖也需要刪除，下同圖3.7 負(fù)荷（噴油量）對排氣能量的影響圖3.8 負(fù)荷（噴油量）對排氣能量分布規(guī)律的影響由圖3.5可知，隨著負(fù)荷（噴油量）的增大，排氣最高溫度、最低溫度、平均溫度都升高。由圖3.6可知，隨著負(fù)荷（噴油量）的增大，排氣最大流量、平均流量都小幅增大，變化非常小。由圖3.7可知，隨著負(fù)荷（噴油量）的增大，排氣能量增加。由圖3.8可知，隨著負(fù)荷（噴油量）的增大，排氣能量呈直線增加。3.3進氣提前角對排氣溫度、流量和能量的影響分析進氣提前角取值10，15，20，25，30，如表3.3所示。表3.3 進氣提前角的變化值項目12345轉(zhuǎn)速n（rpm）2000負(fù)荷（mg）27.624進氣提前角（）1015202530排氣提前角（）60 模擬得出五組數(shù)據(jù)，進而得出進氣提前角對排氣溫度、流量、能量和能量分布規(guī)律的影響圖，如圖3.9，圖3.10，圖3.11，圖3.12所示。圖3.9 進氣提前角對排氣溫度的影響圖3.10 進氣提前角對排氣流量的影響圖3.11 進氣提前角對排氣能量的影響圖3.12 進氣提前角對排氣能量分布規(guī)律的影響由圖3.9可知，隨著進氣提前角的增大，排氣最高溫度、最小溫度和平均溫度都小幅升高，變化很小。由圖3.10可知，隨著進氣提前角的增大，排氣最大