进排气系统与气门正时对增压柴油机全工况性能影响的研究

摘要

发动机进排气系统和气门正时的设计、匹配是否合理，将直接影响发动机的气体通流特性和气缸换气过程，在增压发动机中，还会影响发动机废气能量的利用，进而对发动机的整机性能产生影响。随着人类面临的能源、环境危机日益严峻，技术人员也在不断地研究、优化发动机的进排气系统和气门正时，以使发动机获得更好的动力性、燃油经济性和排放性能。
　　本文以东风公司DCI11涡轮增压柴油机为基础，运用实验与一维仿真模拟计算相结合的方法，详细研究了进排气系统结构参数和气门正时对发动机性能的影响：进行发动机全工况运行实验，记录详细的发动机运行数据；利用一维仿真模拟软件GT-POWER建立发动机模型，并通过实验数据对模型进行了全工况标定，使模型计算结果与实验结果吻合较好；进而在该模型基础上，对发动机的进排气系统和气门正时各项参数进行控制变量法研究，包括总管进气方式、进气歧管长度、进气歧管直径、谐振腔容积、排气歧管长度、排气歧管直径、排气总管直径、涡轮入口管直径、涡轮增压方式和气门正时在全工况条件下对发动机充气效率、进气均匀性、换气过程、排气可用能量、功率、扭矩以及燃油消耗率的影响。一般而言，进气系统的设计优化主要以获得更多的进气量和更小的不均匀度为目的；排气系统的设计优化主要以减小排气阻力为目的，在增压内燃机中，还会考虑排气能量的传递和利用；气门正时的设计优化主要以减小换气损失，促进扫气过程为主。通过上述研究得到相应结构参数对增压柴油机性能影响的变化趋势，分析其原理，并为优化提出建议。
　　研究结果表明：本文所涉及到的研究因素对于增压柴油机性能的影响均较为明显，且所研究的DCI11柴油机原机所用的各项尺寸、参数均处于较好水平，但仍有优化空间。在后续内燃机设计、开发中，可借鉴本文所做的研究。

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1绪论

1. 1 课题背景与意义

1. 2 国内外研究现状

1. 3 本文主要研究内容

2 模型建立及标定验证

2. 1 相关概述

2. 2 模型建立的理论基础

2.3 DCI11柴油机模型的建立及标定

2. 4 本章小结

3 进气系统对增压柴油机性能的影响

3. 1 进气系统研究概述

3. 2 进气歧管长度对柴油机性能的影响

3. 3 进气歧管直径对柴油机性能的影响

3. 4 进气总管布置方式对柴油机性能的影响

3. 5 进气总管直径对柴油机性能的影响

3. 6 本章小结

4 排气系统对增压柴油机性能的影响

4. 1 排气系统概述

4. 2 排气歧管长度对柴油机性能的影响

4. 3 排气歧管直径对柴油机性能的影响

4. 4 排气总管直径对柴油机性能的影响

4. 5 涡轮入口管直径对柴油机性能的影响

4. 6 本章小结

5 MPC涡轮增压系统对柴油机性能的影响

5.1 MPC涡轮增压系统概述

5. 2 支管入口角对柴油机性能的影响

5. 3 支管出口直径对柴油机性能的影响

5. 4 支管入口直径对柴油机性能的影响

5. 5 总管直径对柴油机性能的影响

5. 6 本章小结

6 气门正时对柴油机性能的影响

6. 1 气门正时概述

6. 2 进气门正时对柴油机性能的影响

6. 3 排气门正时对柴油机性能的影响

6. 4 进排气门正时对柴油机的综合影响

6. 5 本章小结

7 全文工作总结和展望

7. 1 总结

7. 2 展望

致谢

参考文献