492甲醇裂解气发动机性能优化研究

摘要

随着汽车工业的飞速发展，世界性石油资源短缺和环境污染问题日益严重，必将对汽车发动机的传统石油燃料提出挑战。甲醇裂解气由于具有排放污染低、资源丰富等特点，从而成为一种极具发展潜力的发动机代用燃料。因此，以甲醇裂解气为代用燃料的发动机的研究已成为关注热点。 本文结合山西省科技攻关项目“甲醇低温催化裂解气在汽车上的应用”，以492汽油发动机为研究对象，应用AVL Boost软件建立了492汽油发动机的仿真计算模型，并通过对比模拟计算结果与试验结果，验证了模型的准确性。利用验证后的模型进行了492甲醇裂解气发动机模拟计算，分析了相关参数对发动机性能的影响，确定了适合甲醇裂解气发动机的压缩比、点火提前角、进气迟闭角、排气提前角等参数。为了进一步改善发动机的动力性，本文在集成了AVL Boost的ISIGHT软件环境下，对甲醇裂解气发动机的配气相位进行了优化设计。 在发动机改进过程中，使用工作过程数值模拟、多学科设计优化技术和方法，能够得到可信的优化结果，为样机的调试以及改进提供了理论指导，从而减少了试验的盲目性，缩短了试验周期，降低了工作量。

目录

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声明

1绪论

1.1选题的意义与背景

1.2国内外研究现状

1.2.1甲醇作为汽车燃料的发展现状

1.2.2发动机工作过程计算及多学科设计优化的发展状况

1.3本文的主要工作

2发动机缸内工作过程的数学物理模型

2.1基本微分方程

2.2气缸内各阶段热力过程分析

2.2.1压缩阶段

2.2.2燃烧阶段

2.2.3膨胀阶段

2.2.4换气阶段

2.3 AVL Boost软件计算发动机性能参数的公式

2.4本章小结

3甲醇裂解气发动机原机模型的建立

3.1汽油机工作过程模型的建立

3.2模型参数的设置

3.2.1边界条件设置

3.2.2流动阻力损失

3.2.3气缸工作容积

3.2.4气缸周壁的传热

3.2.5缸内燃烧模型

3.2.6进排气流量计算

3.3平均机械损失压力的估算

3.4本章小结

4 492Q汽油机原机模型验证及燃用甲醇裂解气性能预测

4.1 492Q汽油机的试验研究

4.1.1试验装置和试验方法

4.1.2试验结果

4.2模型验证

4.3甲醇裂解气发动机模拟计算

4.4本章小结

5甲醇裂解气发动机参数计算分析及优化

5.1压缩比对发动机性能的影响

5.2点火提前角对发动机的影响

5.3配气相位对发动机性能的影响

5.3.1进气迟闭角对发动机性能的影响

5.3.2排气提前角对发动机性能的影响

5.4 ISIGHT环境下对进气迟闭角和排气提前角的优化

5.4.1传统方法和ISIGHT环境下优化之比较

5.4.2 ISIGHT环境下发动机工作过程参数优化

5.4.3过程集成

5.4.4问题的定义

5.4.5数据分析

5.5参数优化前后对比

5.6本章小结

6结论与展望

6.1全文工作总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢