改善汽油机起动暖机过程的试验与仿真研究

【摘要】：随着汽车工业的飞速发展,汽车保有量的上升,汽车对能源的消耗和对环境的污染已经成为了一个世界性的问题。为了有效达到节油、环保的目的,汽车技术的发展正朝着车辆节能化、能源多元化、排放洁净化等方向积极推进；其中,从起动等变工况入手研究汽车节油和环保的技术更是成为重要课题。发动机冷起动暖机过程中,发动机处于非正常、不稳定工作状态。由于冷却水、机油温度较低,燃料雾化性、与空气混合均匀性差,导致了污染物排放水平高,并对整机可靠性、经济性、动力性等产生影响,具有一定的危害性。 本文通过试验和仿真手段研究改善起动暖机过程的方法,试验部分着重于发动机辅助加热冷却系统起动工况的基础热状态研究,探索减小发动机起动危害、改善发动机起动性能的有效途径。 本文用电加热器模拟热源加热发动机冷却水,设计出一种发动机管路容积式加热器及相应的加热功率控制器,确定了原机、同步加热、预热、热机状态起动四大基础方案以及预热联合同步加热、热机联合同步加热两大组合方案进行台架试验。通过调节加热方式、加热功率、预热时间、热机温度等参数,分析各方案对发动机冷却水、机油、排气温升及转速变化的影响。并借助一维商业仿真软件建立发动机冷却系统,分析低温、变流量及变冷却水体积条件下发动机冷却水的温升过程。 试验结果表明同步加热、预热、热机状态基础方案对发动机起动水温、油温的建立均有不同程度的改善。加热功率越大、预热时间越长、热机温度越高,改善作用越明显。预热联合同步加热、热机联合同步加热方案优化了各基础方案本身对起动性能的改善效果,降低了能耗。仿真结果与试验结果相符,并得出变流量及冷却水体积边界条件下对冷却水温升建立的改善程度,对改善起动暖机的方法研究有一定指导意义。 【关键词】：汽油机 起动暖机 辅助加热
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK417
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 课题研究背景8-16
• 1.1.1 汽油发动机起动暖机过程9-10
• 1.1.2 冷起动对发动机排放性能的影响10-13
• 1.1.3 冷起动对机体可靠性及其他的影响13-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 加热冷却水方法研究现状17-19
• 1.2.2 智能控制冷却水方法研究现状19-20
• 1.3 课题研究目的与内容20-21
• 第二章 辅助加热冷却系统试验台架建立及试验方案制订21-33
• 2.1 冷却系统试验台架的搭建21-27
• 2.1.1 试验用发动机及仪器设备21-22
• 2.1.2 加热器及控制器设计22-23
• 2.1.3 试验系统设计及布置23-27
• 2.2 仪器设备标定27-29
• 2.2.1 发动机自动测控系统标定27
• 2.2.2 热电偶制作和标定27-29
• 2.3 试验数据的采集和记录29-31
• 2.4 辅助加热冷却系统冷起动方案31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 试验结果及分析33-63
• 3.1 安装加热器试验结果及分析33-39
• 3.1.1. 冷却水温升变化规律33-35
• 3.1.2. 机油温升变化规律35-36
• 3.1.3. 排气温升变化规律36-38
• 3.1.4. 发动机转速变化规律38-39
• 3.2 同步加热试验结果及分析39-45
• 3.2.1.冷却水温升变化规律41-43
• 3.2.2. 机油温升变化规律43-44
• 3.2.3. 排气温升变化规律44-45
• 3.2.4. 转速变化规律45
• 3.3 预热试验结果及分析45-50
• 3.3.1. 冷却水温升变化规律46-48
• 3.3.2. 机油温升变化规律48-49
• 3.3.3. 排气温升变化规律49-50
• 3.3.4. 转速变化规律50
• 3.4 热机起动试验结果及分析50-54
• 3.4.1 冷却水温升变化规律51-53
• 3.4.2 排气温升变化规律53-54
• 3.4.3 转速变化规律54
• 3.5 预热和同步加热联合试验结果及分析54-57
• 3.5.1 冷却水温升变化规律55-56
• 3.5.2 排气温升变化规律56-57
• 3.5.3 转速变化规律57
• 3.6 热机和同步加热联合试验结果及分析57-61
• 3.6.1. 冷却水温变化规律58-59
• 3.6.2. 排气温升变化规律59-60
• 3.6.3. 转速变化规律60-61
• 3.7 试验综合分析61-62
• 3.8 本章小结62-63
• 第四章 冷却系统仿真计算与分析63-71
• 4.1 FLOWMASTER软件及模块简介63-65
• 4.2 仿真计算模型的建立65-66
• 4.3 仿真计算与试验结果对比分析66-67
• 4.4 不同边界条件仿真计算分析67-70
• 4.4.1 不同环境温度下起动工况仿真研究67-68
• 4.4.2 不同水泵流量下起动工况仿真研究68-69
• 4.4.3 不同冷却水体积条件下仿真研究分析69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 全文总结与展望71-73
• 5.1 全文总结71
• 5.2 今后工作展望71-73
• 参考文献73-76
• 附录 在读期间科研成果76-77
• 致谢77

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