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畢業設計 CNG發動機建模與發動機性能模擬計算

  • 簡介:畢業設計-CNG發動機建模與發動機性能模擬計算,共54頁,25251字,附設計圖紙,本畢業設計是一個題為“CNG發動機建模與發動機性能模擬計算”的結合科研的專題研究。文章第一章是關于發動機性能模擬計算的緒論,講述了該畢業
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適用專業:內燃機 車輛工程
適用年級:大學
論文編號:209393

論文簡介:

畢業設計-CNG發動機建模與發動機性能模擬計算,共54頁,25251字,附設計圖紙
本畢業設計是一個題為“CNG發動機建模與發動機性能模擬計算”的結合科研的專題研究。文章第一章是關于發動機性能模擬計算的緒論,講述了該畢業設計的主要內容、理論價值和現實意義,同時分析了發動機性能模擬在國內外研究狀況、存在的問題和發展方向。第二章講述了內燃機工作過程模擬計算的理論,為后面的建模、模型參數的輸入以及模型的調試奠定理論基礎。第三章主要說明的是該CNG發動機模型的建立過程和詳細的參數設置,此外還介紹了發動機性能模擬軟件BOOST。第四章利用模擬仿真數據和試驗數據對模型進行了驗證。驗證的內容主要參數是發動機的有效功率、最高爆發壓力、CNG流量、空氣流量四個參數和發動機圖。結果表明,模擬數據和試驗數據的誤差在5%之內,模型具有足夠的模擬精度,可以用該模型對CNG發動機性能進行模擬計算。第五章中我們利用建立的CNG發動機模型對發動機性能進行模擬計算,分析點火提前角、空燃比等參數對該天然氣發動機性能的影響規律,并結合本科階段所學的理論知識對模擬出來的各種規律進行了分析。
本專題研究要求具有發動機全套技術資料和BOOST模擬軟件。在研究過程中,本文引用了國內外許多工廠、研究所和本科院校的試驗、研究資料,充分利用了大學本科期間所學的理論知識來解決畢業設計中遇到的難題。因此,本畢業設計鞏固了我們大學本科期間所學的內燃機方面的理論知識,同時提高了學生運用計算機解決問題的能力、科技文獻檢索能力、自學能力和動手解決實際問題的能力。

摘 要
天然氣發動機由于其在環境及資源上的優勢,得到了越來越廣泛的應用。世界很多汽車公司也將天然氣汽車作為一種優先發展的代用燃料汽車。目前,我國許多大城市把發展天然氣公交車作為治理城市大氣污染的重要舉措之一。因此,研究、開發天然氣發動機具有廣闊的市場前景。
本文通過發動機性能模擬軟件AVL BOOST建立一個直列六缸CNG發動機工作過程的計算模型,并通過模擬數據和試驗數據的比較驗證了模型的準確性。驗證的主要參數是發動機的有效功率、最高爆發壓力、CNG流量、空氣流量四個參數和發動機圖。驗證結果表明,模擬數據和試驗數據的相對誤差在5%以內,模型具有足夠的精度,可以采用該模型對發動機性能進行模擬計算。此外,文章還尋求模擬仿真數據與試驗數據之間的差異,分析導致兩者之間產生誤差的原因,并通過改變模型中的點火提前角、空燃比等主要工作參數,對該發動機的性能進行了分析,從而為發動機的參數優化奠定理論基礎,減少開發時間、物力和財力。
關鍵詞:天然氣發動機,模擬計算,模型,性能分析

ABSTRACT
Natural gas engine has been used widely because of its environmental and resource advantages. Many automotive companies take the CNG engine as the most important alternative fuel vehicle. At present, large amount of big cities in China develop CNG buses as the important measurement of air pollution treatment. Therefore, research and development of natural gas engine has broad market prospect.
This paper establishes an operating process of calculation model to simulate the performance of an inline six-cylinder compressed natural gas (CNG) engine by using engine performance simulation software AVL BOOST. Model of the engine is adjusted by the comparison between simulation results and experimental results. The main parameters that we compared are four parameters, which are effective power, peak pressure, CNG flow, air flow, and the indicator diagram. Results show that the simulation result error is within 5%, so the model is accurate enough to simulate this engine. In addition, this paper finds out the difference between simulation results and experimental results and analyzes the reason for the relative error. By changing the spark advance angle, air-fuel ratio of the engine model, this paper analyzes the performance of the engine, which can provide the theory bases for the future parameter optimization, and can reduce the time, materials cost and financial resources in the design of compressed natural gas engine.
Keywords: CNG engine, Computer simulation, Model, Performance analysis

目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 設計的主要內容 1
1.2 設計的理論價值和現實意義 1
1.3 國內外研究現狀和存在的問題 2
1.3.1 研究現狀 2
1.3.2 目前研究中存在問題 3
1.4 內燃機循環模擬的發展方向 3
第2章 內燃機工作過程的模擬計算理論 4
2.1 缸內模型 4
2.2 燃燒模型 5
2.3 放熱模型 6
2.3.1 Vibe函數 7
2.3.2燃燒始點 7
2.3.3 燃燒持續期 7
2.3.4 形狀參數m 8
2.4 傳熱模型 8
2.4.1 Woschni1978模型 9
2.4.2 Woschni1990模型 9
2.5 掃氣模型 10
2.6 管道模型 10
第3章 CNG發動機建模 12
3.1 關于AVL BOOST 12
3.1.1 AVL BOOST軟件簡介 12
3.1.2 AVL BOOST學習方法和使用 14
3.1.3 AVL BOOST軟件要求輸入的數據結構 14
3.1.4 AVL BOOST軟件仿真分析步驟 15
3.2 CNG發動機工作過程模擬計算模型的建立 15
3.2.1 模型的創建 15
3.2.2 模型參數的輸入 17
第4章 計算模型準確性的驗證 25
4.1 利用n=1200r/min的工況驗證計算模型 25
4.2 利用n=2000r/min的工況驗證計算模型 27
4.3 計算模型準確性的驗證結果 30
第5章 主要參數對發動機性能的影響分析 31
5.1 點火提前角對CNG發動機性能的影響 31
5.1.1 點火提前角對發動機動力性的影響 31
5.1.2 點火提前角對發動機經濟性的影響 34
5.1.3 點火提前角對發動機排放性能的影響 35
5.2 混合氣濃度對CNG發動機性能的影響 37
5.2.1 混合氣濃度對發動機動力性的影響 37
5.2.2 混合氣濃度對發動機經濟性的影響 39
5.2.3 混合氣濃度對發動機排放性能的影響 40
第6章 結論與展望 44
6.1 結論 44
6.2 展望 45
致 謝 47
參考文獻 48

設計的主要內容
內燃機工作過程模擬計算可分為設計類計算和研究類計算。設計類計算是以確定發動機工作參數、結構選型方案及尺寸為目的的計算。研究類工作過程數值計算是對現有機型的工作過程進行細致分析,以加深理解為目的,它可以揭示系統各個因素之間的數量關系[2]。“CNG發動機建模與發動機性能模擬計算”是結合科研的專題研究。該研究先通過發動機性能模擬軟件AVL BOOST建立一個直列六缸CNG發動機模型。通過對比模擬仿真數據和真實試驗數據,我們對模型進行驗證。研究中對我們利用該發動機的兩個工況點(轉速分別為1200r/min和2000r/min的工況點)的仿真數據和試驗數據對建立的模型進行了調整和驗證。驗證的內容主要參數是發動機的有效功率、最高爆發壓力、CNG流量、空氣流量四個參數和發動機圖。結果表明,模擬數據和試驗數據的誤差在5%之內,模型具有足夠的模擬精度,可以用該CNG發動機模型對實際天然氣發動機的性能進行模擬計算。同時,研究中我們還尋求仿真數據與試驗數據之間的差異,分析導致兩者之間產生誤差的原因。最后,我們對發動機性能進行模擬計算,分析點火提前角、空燃比等參數對發動機性能的影響規律,為發動機進一步的設計提供參考。


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  • 畢業設計-CNG發動機建模與發動機性能模擬計算
  • 圖紙
  • dwgcamshaft drawing.dwg  [125.84KB]
  • dwgcrankshaft.dwg  [159.00KB]
  • 設計說明書
  • doc畢業設計.doc  [642.50KB]

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