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原文传递基于压缩空气回收的车载补气系统研究

论文题名：	基于压缩空气回收的车载补气系统研究
关键词：	汽车发动机;车载补气系统;能量输出;压缩空气回收
摘要：	众所周知，汽车对社会经济发展和人类生活方式带来了巨大的影响，然而其对石油能源的巨大消耗，以及随之而来的环境污染问题也成为全球关注的热点。为此，研究人员在节能减排方面进行了诸多的研究，而涡轮增压技术由于其动力性和经济性方面的优势被广泛使用。然而涡轮增压技术在使用时存在瞬态响应迟滞，即所谓涡轮迟滞问题，针对这一问题研究人员提出了诸多解决方案，其中补气作为成本低廉的改造方案曾被关注，却因为压缩空气来源的问题一直未能推广应用。因此，本文对如何实现补气系统的车载化进行研究，从“高效制备压缩空气的方法”和“高效的补气系统和策略”两方面入手对补气系统进行优化，并通过仿真研究验证车载化的可行性。全文主要工作及结论如下：　　1.涡轮增压器旁通废气能量回收制备压缩空气。提出一种通过回收涡轮增压器旁通废气能量制备压缩空气的系统和方法，建立该系统的一维仿真模型，通过稳态工况的计算研究了该种方法的回收压缩空气的能力，再基于循环工况的瞬态过程研究了该方法的对整机的总能效率的影响，结果表明：该种方法能有效的利用废弃能量并制备压缩空气，并满足对进气压力和排气压力的控制要求，虽然该方法会对发动机输出性能产生少量负面影响，但是综合考虑回收的压缩空气的能量，在一定的循环工况条件下该方法可以提升系统的总能效率。　　2.发动机缸内制动回收压缩空气。提出一种利用发动机缸内制动回收车辆制动能量用以制备压缩空气的系统和方法，建立了热力循环模型和一维仿真模型，对该种方法中的两种模式——二冲程式与四冲程式进行了详细的研究，结果表明：两种模式均能产生制动力矩并制备压缩空气，在制动的比功率方面二冲程式具有绝对优势，而气体回收量方面二冲程式也在多数工况下占优。　　3.基于进气管补气的增压发动机性能研究。建立一维发动机补气模型与车辆模型，在稳态工况中分别通过定喷油量和定空燃比两种喷油策略研究补气对发动机稳态性能的影响，在瞬态工况下分别在定速变载荷和加速两种工况中分析补气对发动机和车辆的瞬态相应特性的影响，结果表明：稳态工况中，定喷油量策略下，补气能小幅提升发动机性能，降低燃油消耗率，定空燃比策略中，发动机性能大幅提升，但因未考虑发动机可靠性，所以可行性存疑；瞬态工况中，补气使发动机和车辆的瞬态相应特性得到改善，但在补气参数过大时会发生超调现象。　　4.泛用式进气总管补气系统及其控制策略。提出一种泛用式进气总管补气系统和方法，并制定了控制策略，在定速变载荷和加速两种工况中与传统补气方式进行对比，结果表明：该系统相比于传统补气方式，对发动机瞬态特性的提升更大，且耗气量也有所降低，另外，该系统通过控制策略可以自动适应多种工况。　　5.基于压缩空气回收的车载补气系统研究。对两种压缩空气回收方法进行了比较，选取发动机缸内制动回收压缩空气作为车载补气系统的气源制备方式，并将其与泛用式进气总管补气系统耦合，在循环工况下验证车载补气系统的可行性，结果表明：发动机缸内制动回收的压缩空气完全满足泛用式进气总管补气系统的耗气量，车载补气系统的是可行的。
作者：	樊之鹏
专业：	动力机械及工程
导师：	俞小莉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文