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机械式低压缩比、高膨胀比发动机研究
【摘要】：伴随着日益严峻的能源与环境问题,汽车行业对车用发动机经济性和排放性的要求更为严苛。目前米勒循环、阿特金森循环等可变压缩-膨胀比循环模式由于热效率较高成为研究热点。本文通过试验和模拟相结合的方法,重点研究了通过机械方式实现类阿特金森/米勒循环的机械式低压缩比、高膨胀比发动机的特性。首先,根据发明《止点按相位变化的发动机》的要求,分析得出机械式低压缩比、高膨胀比发动机的关键零件偏心套轴的运动规律。从曲柄连杆动力学角度对偏心套轴进行了理论受力分析,验证了发明中要求的偏心套轴的旋转规律是其可能的运动规律之一。根据该旋转规律推导出活塞位置公式S f(L,R,Φ,e),为后续的研究提供了基础。其次,在基于CA4GA1发动机改进的机械式低压缩比、高膨胀比发动机试验样机上,进行了负荷特性试验及振动测试试验。试验结果表明,在标定好的最佳点火提前角的前提下,试验样机在各试验工况下的经济性均比原机有所改善。但由于试验样机偏心套轴的旋转规律具有不确定性,无法证明样机的经济性改善是否得益于偏心套轴的旋转。并且样机的振动和缸内燃烧循环变动均远远超过标准值,样机的实际使用受限。为验证发明《止点按相位变化的发动机》中提出的节油理论正确与否,利用GT-power软件搭建了机械式低压缩比、高膨胀比发动机和传统内燃机的单缸四冲程汽油机的一维仿真模型,并从最大缸压和最大缸压位置两方面对模型的可行性进行了分析。仿真结果表明:(1)在低转速小负荷工况下,样机的经济性较原机有所恶化。随着负荷的增加,在大负荷时样机的经济性较原机略微改善。在转速2000r/min、平均有效压力9bar时,样机的燃油消耗率比原机降低0.6 g/(k W·h)左右。中转速小负荷工况与低转速小负荷工况类似,但在中转速中大负荷工况下,样机的比油耗有所降低,且比低转速工况改善明显。在转速4000r/min、平均有效压力9bar时,样机比油耗比原机约降低2 g/(k W·h)。样机的经济性在高转速所有部分负荷工况下均比原机差。可见,样机在中低转速、中大负荷工况下具有一定的节油潜力。(2)选择样机经济性改善和恶化的两个典型工况点,从热平衡和机械损失两个方面分析样机燃油经济性改善和恶化的原因。分析发现,转速4000r/min、平均有效压力9bar工况下,样机冷却损失占总输入能量的比例比原机高1.3%,但排气损失比原机低1.7%。样机的摩擦损失和泵气损失均比原机高,但由于样机排气损失比原机减少带来的收益超过了其冷却损失、摩擦损失和泵气损失比原机增加而造成的损失,因此该工况下样机的经济性得到一定的改善。相反,转速2000r/min、平均有效压力2bar工况下,样机比原机排气损失减少带来的收益未能弥补其他各项损失比原机增多而造成的损失,因此样机经济性恶化。并且这两个工况点下样机的泵气损失均比原机大0.1bar左右,这也对样机的燃油经济性的改善起到了抑制作用。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：U464【目录】：
摘要4-6ABSTRACT6-10第一章 绪论10-22 1.1 课题的研究背景及意义10-12 1.2 低压缩比、高膨胀比发动机12-19
1.2.1 低压缩比、高膨胀比技术简介12-16
1.2.2 低压缩比、高膨胀比技术国内外研究现状16-19 1.3 课题的提出及主要研究内容19-22第二章 机械式低压缩比、高膨胀比发动机运动机构简介及分析22-32 2.1 运动机构简介22-24 2.2 运动机构受力分析及活塞位置方程推导24-31
2.2.1 运动机构受力分析24-30
2.2.2 活塞位置方程推导30-31 2.3 本章小结31-32第三章 机械式低压缩比、高膨胀比发动机台架试验及结果分析32-54 3.1 试验台架搭建32-36
3.1.1 试验发动机准备32-34
3.1.2 试验台架准备34-36 3.2 试验方案36-37 3.3 试验结果分析37-51
3.3.1 点火提前角标定及发动机振动测试37-43
3.3.2 燃油经济性与原机对比分析43-45
3.3.3 缸内燃烧循环变动分析45-51 3.4 本章小结51-54第四章 机械式低压缩比、高膨胀比发动机仿真分析54-68 4.1 GT-power仿真软件简介54 4.2 发动机工作中的仿真模型54-57
4.2.1 燃烧模型55
4.2.2 传热模型55-56
4.2.3 摩擦模型56-57 4.3 发动机模型建立及可用性分析57-59 4.4 仿真结果分析59-66
4.4.1 理论基础59-61
4.4.2 部分负荷工况仿真及分析61-65
4.4.3 全负荷工况仿真及分析65-66 4.5 本章小结66-68第五章 全文总结及工作展望68-72 5.1 全文总结68-70 5.2 工作展望70-72参考文献72-75个人简介75-76致谢76
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京公网安备75号活塞式压缩机的等温指示效率是否会大于1
活塞式压缩机的等温指示效率是否会大于1
09-12-30 &匿名提问
活塞式式 --------------------活塞式压缩机的 工作原理 　　活塞式压缩机属于最早的压缩机设计之一，但它仍然是最通用和非常高效的一种压缩机。活塞式压缩机通过连杆和曲轴使活塞在气缸内向前运动。 如果只用活塞的一侧进行压缩，则称为单动式。如果活塞的上、下两侧都用，则称为双动式。 　　活塞式压缩机的用途非常广泛，几乎没有任何限制。 它可以压缩空气，也可以压缩气体，几乎不需要作任何改动。 活塞式压缩机是唯一一种能够将空气和气体压缩至高压，以适合 诸如呼吸空气等用途的设计。 　　活塞式压缩机的配置可包括从适用于低压／小容量用途的单缸配置，到能压缩至非常高压力的多级配置。在多级压缩机中，空气被分级压缩，逐级增大压力。 压缩能力： 　　活塞式压缩机系列的功率范围为 0.75 kW 至 1500 kW (1hp 至 2000hp)，所产生的工作压力为 1.5 bar 至 414 bar (21 至 6004psi)。 其典型用途是： 　　气体压缩（CNG、氮气、惰性气体、填埋气体）　　高压空气（水中呼吸器钢瓶的呼吸用空气、地震勘察、气动回路等） 　　PET 吹瓶、发动机起动、工业   活塞式压缩机的工作原理和特点  活塞式压缩机的工作原理？ 当曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 活塞压缩机有什么特点？ 优点： 1 、适用压力范围广，不论流量大小，均能达到所需压力； 2 、热效率高，单位耗电量少； 3 、适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； 4 、可维修性强； 5 、对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉； 6 、技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验； 7 、装置系统比较简单；缺点： 1 、转速不高，机器大而重； 2 、结构复杂，易损件多，维修量大； 3 、排气不连续，造成气流脉动； 4 、运转时有较大的震动。 活塞式压缩机在各种用途，特别是在中小制冷范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。
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