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极端低温环境下柴油机的快速起动研究
| 论文题名： | 极端低温环境下柴油机的快速起动研究 |
| 关键词： | 极端低温环境;电磁感应;柴油机;冷起动电热塞;快速起动 |
| 摘要： | 由于我国地域辽阔，多地冬季平均温度都在-10℃以下，其中平均温度在-25℃以下的地区占到全国总面积的25％，我国内蒙古、新疆、西藏等西北地区最冷月份平均温度在-25℃到-41℃之间，最低温度甚至达到-53℃。近年来柴油机在极端低温环境下的冷起动，一直是制约柴油机在西部地区应用的一个重要因素。针对柴油机在极端低温下冷起动困难的问题。一些特种车辆，例如急救车辆、军用战备车辆等在极端低温环境下的快速起动研究显得尤为重要。 本文以-50℃～-30℃这段极端低温环境作为研究条件，以某企业的TY1100型柴油机为研究对象，设计了一种极端低温下的柴油机冷起动电热塞方案，并在热力学和动力学的基础上，利用热力学第一定律、质量守恒方程、理想气体状态方程等经典方程，建立TY1100柴油机在极端低温环境下柴油机的数学模型，并分析研究了柴油机使用该电热塞后缸内温度随曲轴转角的变化，验证了使用电热塞实现快速起动的可行性和可靠性。 本文主要做了以下几方面的工作: ①对TY1100柴油机在极端低温环境下缸内的工作过程进行分析，建立柴油机在极端低温环境下冷起动的数学模型，并对柴油机在快速冷起动过程中不同热力阶段的数学模型进行了简化，建立了柴油机起动的边界条件，并对求解过程中遇到的未知数进行转化或利用经验进行公式化表达。 ②分析和建立了TY1100柴油机在极端低温下快速冷起动过程中的子模型:气体动力学模型、摩擦损失模型、漏气模型、气体换热与燃烧过程模型。 ③分析研究了现有电热塞的结构和材料，改进设计了一种适合极端低温环境下的应急启动电热塞，包括结构设计和材料选型，并分析建立电热塞的数学模型，验证了其相关指标。 ④利用龙格库塔法求解常微分方程的数学计算方法，使用C语言软件对所建立的数学模型进行了编程，得到了发动机缸内温度与曲轴转角的关系曲线、漏气质量流率与缸内压力的关系曲线等。 ⑤分析了TY1100低温环境下柴油机冷起动困难的主要原因并提出相关的解决方案。同时与常温下柴油机的起动进行了对比性分析，验证了在极端低温环境下使用本文提出的电热塞对柴油机起动过程产生的影响。验证本文提出的电磁感应电热塞的可行性和有效性。 |
| 作者： | 洪印涛 |
| 专业： | 机械工程；机械设计及理论 |
| 导师： | 陶永生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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