6G重型商用车天然气发动机关键技术开发

【摘要】：近年来随着国家对天然气在车用方向的鼓励政策趋向明朗和天然气汽车井喷式的发展，掌握天然气发动机的开发关键技术对于开发天然气发动机至关重要。 天然气发动机开发的关键技术包括：发动机进气过程、缸内气体流动及燃烧规律、发动机排放控制策略、天然气发动机爆震控制技术等。 发动机进气技术主要包含：发动机节气门内部流通直径的匹配、不同进气歧管长度对发动机性能的分析、发动机不同进气位置的性能分析、发动机配气相位性能分析、废气涡轮增压器的匹配技术。发动机节气门内部流通直径的匹配和不同进气歧管长度对发动机性能的分析采取仿真计算的方式指导工程开发工作，重点关注对匹配规律的探寻；后三项发动机不同进气位置的性能分析、发动机配气相位性能分析、废气涡轮增压器的匹配技术主要采用GT‐Power软件进行仿真分析后在台架上进行试验验证，重点关注对于发动机关键技术对工程开发的应用价值。 缸内气体流动及燃烧规律主要对缸内气体流动的类型进行了理论介绍，并指出对于天然气发动机燃烧过程中的关键影响因素，对缸内气体流动过程和湍动能的仿真分析，通过理论研究提出了天然气发动机的稀薄燃烧策略和燃烧开发关键要素。 发动机排放控制策略通过对国家法规的解读，分析ETC循环试验载荷谱，结合台架电控标定和后处理器选型试验，提出了6G天然气发动机排放控制策略，并成功验证该策略。 天然气发动机爆震控制技术从理论分析天然气发动机的爆震成因与危害，并在工程开发过程中探索天然气发动机的爆震规律，进行发动机爆震现象的识别、爆震标定的过程介绍和爆震保护功能的标定，并提出天然气发动机的爆震评价方法。 通过对以上开发关键技术的研究，对发动机进气过程、缸内气体流动及燃烧规律进行理论分析和总结，指导6G天然气发动机产品开发过程，提高开发效率，提升发动机性能水平有着积极意义。 【关键词】：进气技术 缸内气体流动 稀薄燃烧 循环变动率 过量空气系数λ 天然气爆震
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U464.17
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 国内天然气发动机开发现状12-15
• 1.2.1 国内开发现状12-14
• 1.2.2 国外天然气发动机开发现状14-15
• 1.3 6G 天然气发动机结构布置介绍15-17
• 1.4 电控系统及控制特点介绍17-20
• 1.5 开发关键技术介绍20-21
• 1.5.1 发动机进气过程20
• 1.5.2 缸内气体流动及燃烧规律20
• 1.5.3 发动机排放控制策略20
• 1.5.4 天然气发动机爆震控制技术20-21
• 1.6 本章小结21-23
• 第2章 发动机热力学模拟计算23-55
• 2.1 发动机进气技术23-32
• 2.1.1 发动机节气门直径性能的模拟分析23-26
• 2.1.2 不同进气歧管管长对发动机性能的模拟分析：26-27
• 2.1.3 发动机不同进气位置的性能模拟分析27-29
• 2.1.4 发动机配气相位性能模拟分析29-32
• 2.1.5 涡轮增压器匹配32
• 2.2 缸内气体流动32-53
• 2.2.1 缸内气体流动的类型32-33
• 2.2.2 缸内气体流动的仿真分析33-53
• 2.3 本章小结53-55
• 第3章 关键技术的影响规律研究55-83
• 3.1 发动机不同进气位置对性能&排放影响的的规律研究55-63
• 3.1.1 不同进气方式的性能试验结果分析55
• 3.1.2 不同进气方式的燃烧试验结果分析55-58
• 3.1.3 原方案气道试验结果分析58
• 3.1.4 进气方式对燃烧循环变动的影响58-61
• 3.1.5 不同进气方式的排放试验结果对比61-63
• 3.2 发动机不同配气相位对性能影响的的规律研究63-65
• 3.3 涡轮增压器匹配技术研究65-68
• 3.4 发动机燃烧系统对性能影响的的规律研究68-70
• 3.4.1 压缩比68-69
• 3.4.2 面容比 F/V69
• 3.4.3 火花塞位置的选择69
• 3.4.4 稀薄燃烧策略69-70
• 3.5 发动机排放控制策略研究70-76
• 3.5.1 法规要求与 ETC 循环工况分析70-74
• 3.5.2 天然气发动机催化器匹配研究74-76
• 3.6 天然气发动机爆震控制技术76-81
• 3.6.1 天然气发动机的爆震成因与危害76-77
• 3.6.2 天然气发动机的爆震规律77-78
• 3.6.3 爆震标定78-81
• 3.7 本章小结81-83
• 第4章 全文总结及后续工作展望83-87
• 4.1 全文总结83-84
• 4.2 后续工作展望84-87
• 参考文献87-89
• 作者简介及科研成果89-91
• 致谢91-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文93

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