壓縮空氣-燃油混合動力發(fā)動機工作過程的數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、由于石油資源的日益短缺以及內燃機汽車造成的環(huán)境污染問題日益嚴重，世界各國汽車生產廠商和相關科研機構在致力于提高汽車內燃機性能以滿足越來越嚴格的環(huán)保標準要求的同時，也把更多的目光投向新一代不使用石油等礦物質燃料、超低排放、清潔節(jié)能型汽車發(fā)動機的研發(fā)。 本文設計了一種新型壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機，其結構與現(xiàn)有的壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機顯著不同，這種新型混合動力發(fā)動機能夠在同一臺發(fā)動機上實現(xiàn)兩種工作模式的運行：壓縮空氣動力模式

2、和內燃機模式。壓縮空氣動力模式是將壓縮空氣的壓力能轉化為曲軸旋轉的機械能，沒有污染排放。內燃機模式的工作原理與普通四沖程內燃機相同，因此不可避免的也會產生有害排放物。盡管這種混合動力發(fā)動機不是零污染排放，但有害排放大大降低，屬于低排放發(fā)動機。 論文主要研究內容如下： 第一章：根據壓縮空氣動力發(fā)動機的研究現(xiàn)狀及存在的問題，引出了壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機這一新型混合動力發(fā)動機的概念。在綜述了壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機的

3、國內外研究現(xiàn)狀和存在的問題之后，提出了本論文所要進行的主要研究工作。 第二章：對壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機進行了概念設計，設計了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結構形式的壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機，并分別闡述了各自的工作原理和特點。根據熱力學理想循環(huán)，對串聯(lián)和并聯(lián)式四沖程壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機的可行性進行了分析研究，分析表明其兩種工作模式的動力性能指標與非增壓四沖程內燃機相近，能夠滿足小型汽車發(fā)動機的動力性要求。 第三章：運

4、用熱力學第一定律和第二定律分別建立了四沖程壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機兩種工作模式的工作過程數(shù)學模型和工作過程可用能分析模型。根據建立的數(shù)值分析數(shù)學模型，設計了仿真計算方法，并確定應用定步長四階龍格-庫塔法求解數(shù)學模型的數(shù)值解。 第四章：運用仿真計算方法對四沖程壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機壓縮空氣動力模式的工作特性和工作過程可用能分布狀況進行了研究。工作特性主要研究了速度特性以及配氣相位、壓縮空氣進氣壓力、氣缸容積、程徑比等參數(shù)

5、對工作特性的影響。工作過程可用能分布主要研究了氣源壓力、壓縮空氣進氣壓力以及進氣溫度等對系統(tǒng)能效的影響。 第五章：運用仿真計算方法對四沖程壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機內燃機模式的工作特性和工作過程可用能分布狀況進行了研究，并對混合動力發(fā)動機兩種工作模式的切換轉速范圍進行了分析。工作特性主要研究了速度特性和負荷特性。工作過程可用能分布主要研究了負荷和轉速對系統(tǒng)能效的影響。 第六章：設計了兩種結構形式的并聯(lián)式壓縮空氣/燃油混