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基于排气能量回收利用的车用发动机排气特性研究
| 论文题名： | 基于排气能量回收利用的车用发动机排气特性研究 |
| 关键词： | 汽油机;排气参数;模拟仿真;排气能量 |
| 摘要： | 对排气能量进行回收利用是提高燃料能量综合利用率和实现节能减排的措施之一。然而，车用发动机工况复杂多变，具有非稳态特性，导致排气状态参数（压力、温度、流速、质量流量等）呈现出瞬变波动性。排气作为能量传递的介质，其状态参数随发动机工况的变化关系决定了各形式排气能量具有瞬变脉动性，使排气能量回收利用过程相对复杂。为合理利用发动机排气能量，对发动机排气特性进行分析研究显得十分必要。 本文首先从热力学角度出发，分别用能量平衡法和可用能分析法对排气能量进行了评价。同时分析了沿排气流动方向排气能量的损失情况，并提出了降低能量损失的相应措施。其次，分析了发动机的排气组分，根据理想气体混合物热物性参数的导出方法，得到排气热物性参数的计算公式。最后，利用发动机仿真软件GT-Power建立了某型汽油机仿真模型，通过对选定工况点的模拟计算，得到不同工况下各监测点处排气状态参数的变化规律。在此基础上运用Matlab软件对排气能量进行编程计算，得到各形式排气能量的动态特性及分布情况。 研究结果表明，随发动机负荷和转速的增加，排气余动能、余压能和余热能逐渐增大，且能量的波动强度增大，具有较好的脉动性;沿排气流动方向，排气余动能、余压能和余热能逐渐减小，且排气具有的脉动性减弱。排气中余热能所占比例最大，尤其在低转速时，排气能量几乎全部为余热能，而且负荷越低，排气余热能所占比例越大;随转速的增加，排气余动能和余压能所占比例相对增加，但增幅较为缓慢，而排气余热能比例减少，但仍占绝大部分;沿排气流动方向，排气余热能所占比例越来越大，余压能和余动能所占比例相对减小。 总的来看，排气可用能量回收利用的潜力较大，在排气总管上距排气歧管交汇10cm处，节气门全开发动机转速为3600r/min时，排气能量流率为65915.09J/s。本文研究结果可为分析排气能量回收潜力和方式的选择提供数据参考，并为后续能量回收利用研究工作提供理论指导。 |
| 作者： | 王利伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 简晓春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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