增压天然气发动机工作过程模拟及运行参数优化研究

摘要

大气环境污染和石油危机是世界经济发展面临的两个主要问题。为了减少有害气体排放量、改善能源利用结构和降低能耗，世界各国都在积极寻找和开发车用代用燃料。 本文以国家“十五”科技攻关项目“电控喷射单燃料CNG公交车研究开发”为依托，以增压天然气发动机性能优化为研究目标，开展了增压天然气发动机热力过程模拟和运行参数优化理论的研究工作。文章通过大量查阅相关文献资料，在对wD615天然气发动机整体结构进行深入系统的分析基础上，建立了增压天然气发动机热力过程模拟计算的数学模型，模型采用了半经验燃烧模型和传热模型描述了缸内热力过程，同时采用一维非定常流气体动力学方程描述了进排气管系的气体流动，并研究了求解该方程的计算方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题背景

1.2天然气发动机的发展研究概况

1.3内燃机热力循环模拟的研究与发展概况

1.4优化技术在内燃机中的应用

1.5本文主要研究内容和意义

第二章增压天然气发动机热力过程的数学模拟

2.1增压天然气发动机的整体结构

2.2增压天然气发动机缸内热力过程的数学模拟

2.2.1缸内热力过程基本方程

2.2.2缸内燃烧过程的数学描述

2.2.3 工质更换阶段缸内工作过程的数学描述

2.3进排气系统中气体流动过程的数学描述

2.3.1进排气管系内气体流动过程的数学模型

2.3.2涡轮增压器的数学模型

2.3.3中间冷却器的数学模型

2.4本章小结

第三章增压天然气发动机运行参数的优化

3.1增压天然气发动机运行参数优化数学模型的建立

3.1.1优化模型的构成

3.1.2目标函数

3.1.3优化变量的选择

3.1.4约束条件

3.1.5增压天然气发动机运行参数优化的数学模型

3.2优化过程

3.3优化方法

3.3.1单目标优化方法

3.3.2复合形法的实施及程序的实现

3.3.3多目标优化方法

3.4本章小结

第四章模型的试验验证及性能参数的分析研究

4.1试验系统及测试设备

4.1.1试验发动机主要性能参数

4.1.2试验设备和测试仪器

4.1.3试验用燃料及环境条件

4.2发动机模型的验证

4.3优化模型的验证

4.3.1验证方法

4.3.2优化结果的对比

4.4发动机性能主要影响因素的分析研究

4.4.1压缩比的影响

4.4.2点火提前角的影响

4.4.3增压比的影响

4.4.4过量空气系数的影响

4.4.5进气门开启角度的影响

4.5本章小结

第五章全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢