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整车运行工况下柴油机能量流分布特性研究
| 论文题名： | 整车运行工况下柴油机能量流分布特性研究 |
| 关键词： | 重型车辆;柴油机;瞬态工况;能量流;分布特性;有效热效率 |
| 摘要： | 重型车辆作为主要的交通运输工具，是促进道路运输行业高质量发展的重要支撑。但是重型车辆的使用会消耗大量燃料，同时造成严重的空气污染问题。随着世界资源短缺以及环境污染问题的日益严重，开发高效率低排放的内燃机是当前的研究热点之一。内燃机因其热效率高的优点而被广泛用作重型车辆的动力源，一般地，汽油机的有效热效率在30~40%之间，柴油机的有效热效率则在35~45%之间。然而，内燃机燃烧效率的提高受到燃料特性和燃烧条件的限制，特别是在实际道路运行中车辆的频繁启停会造成大量的能量损失。因此，探索内燃机在整车道路工况下的能量流分布特性及影响因素，对提升内燃机能量利用效率具有重要指导意义。本文的主要工作内容如下： (1)搭建了整车能量流试验台，详细描述了试验台各个设备仪器的作用以及测量方式，对试验内容及试验工况进行了详细的介绍，进行了柴油机在万有特性稳态工况以及C-WTVC(China-WorldTransientVehicleCycle，中国-世界瞬态车辆循环)工况下的能量流试验，并介绍了基于热力学定律的各项能量流(燃油能量流、有效功、泵气损失能量流、排气能量流与冷却液能量流)的理论计算公式。 (2)通过进行试验得到了试验所用车辆在稳态工况以及C-WTVC工况下的燃油流量、平均有效制动压力、冷却液温度与流量、进排气温度与流量等参数的数据。结合能量流的理论计算公式得到了柴油机在稳态工况以及C-WTVC工况下各项能量的分布特性。在C-WTVC工况下，有效功、排气能量流、冷却液能量流、泵气损失能量流和其他能量流损失分别占比35.7%、35.08%、19.64%、2.05%和7.52%。分析结果表明运行工况对各项能量流的影响最大，其中冷却液能量流主要受冷却液质量流量的影响，排气能量流主要受排气质量流量的影响。 (3)基于GT-Suite软件对整车系统进行了一维建模，通过改变整车边界条件如冷却液温度、进气温度、喷油压力，探究其对整车在C-WTVC循环的三段工况下的能量流分布特性，另外还详细分析了一段加速工况与减速工况下各项能量流实时变化特性。 本文通过试验与仿真结合的方式，研究了某重型车辆在C-WTVC道路循环工况下柴油机的能量流分布特性，并通过改变边界参数探究了各参数对能量流分布的影响，其研究结果不仅为提高重型汽车的实际燃油效率提供了参考价值，也为降低内燃机的能量损失指出了改进方向。 |
| 作者： | 甄丹 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 朱国辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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