交通运输毕业论文 (2).doc

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1、柴油机主要参数对排气能量的影响学校代码：10410 序 号：070989本 科 毕 业 论 文题目： 柴油机主要参数对排气能量的影响研究 学 院： 工 学 院 姓 名： 易 泽 华 学 号： 2007089 专 业： 交 通 运 输 年 级： 07 指导教师： 陈 平 录 二O一一 年 五 月13柴油机主要参数对排气能量的影响摘 要随着能源和环境问题的日趋深化，汽车节能减排成了社会发展的必然趋势。作为汽车动力源的车用内燃机的技术改进和升级是汽车节能减排当前的重点，而热效率更高、排放更低的柴油机的研究显得意义非凡。本文以单缸四冲程柴油发动机为研究对象，建立了柴油缸工作过程数值计算模型。在此基础上

2、分析了柴油机主要参数转速n、负荷（喷油量）、进气提前角和排气提前角对排气温度、流量和能量的影响。通过分析得出了以下结论：随着转速n的提高，排气能量显著增加，并呈折线增加；随着负荷（喷油量）的增大，排气能量增加，并呈直线增加；随着进气提前角增大，排气能量小幅增加，并呈抛物线增加；随着排气提前角的的增大，排气能量的峰值越早出现，排气能量增加，并呈近似直线增加。关键词：柴油发动机；主要参数；排气能量；分布规律Analysis About HowResearch on Tthe influence of Diesel Engine Mmain Pparameters Ion nfluence The

3、Exhaust exhaust Energyenergy for diesel engineAbstract: As energy and environmental problems is to deepen，auto savingEnergy saving and emission reducing for car have became an inexorable trend of the development of society due to the energy and environmental problems. Technology improvement and upgr

4、ades of internal-combustion engine,，As the power of vehicle,，has been the key of Auto saving,， diesel engine research on higher thermal efficiency,， lower emission has special importance nowadays. With a single cylinder diesel engine with four strokes as the research object,， this paper establishes

5、the numerical model of the diesel cylinders working process. Analyze how the main parameters of diesel engine speed n,， load (injection quantity),， inlet advance angle and exhaust advance angle influence exhaust temperature,， flow velocity and energy. Conclude the following conclusion through the si

6、mulation: Along with the speed n increases,， exhaust energy significantly increase in broken line form; Along with the load (injection quantity) increases,， exhaust energy sharply increase; With gas-entering advance angle alpha increases,， exhaust energy increases slightly and in a parabola form; Wi

7、th the exhaust advance angle gamma increases,， exhaust energy peak appear sooner,， the exhaust energy increase in a approximate linear form.英文摘要找人帮你修改一下吧Key words: diesel engine;main parameters;exhaust energy;distribute law目 录目录里面的标号请自行修正1 绪论41.1 课题背景与意义41.11 汽车节能减排是社会发展的必然趋势41.12 现阶段内燃机节能减排是重点51.13

8、 柴油发动机在现代轿车中的应用51.2 国内外柴油机研究现状61.3 课题主要研究内容与目标92 柴油缸模型93.模拟分析143.1转速n对排气温度、流量和能量的影响分析153.2负荷（喷油量）对排气温度、流量和能量的影响分析173.3进气提前角对排气温度、流量和能量的影响分析203.4排气提前角对排气温度、流量和能量的影响分析224 总结25参 考 文 献26致 谢271 绪论1.1 课题背景与意义1.1.1 汽车节能减排是社会发展的必然趋势能源是人类赖以生存和发展的物质基础。现代文明标志之一的汽车一刻也离不开石油。据统计，一辆汽车年平均消耗石油约5吨1。截止到2008年，世界汽车保有量已突

9、破9亿辆，其中中国约为6467万辆，除此之外中国的摩托车保有量已达到8954万辆，挂车101万辆，上路行驶的拖拉机1464万辆。并且世界汽车保有量正以每年3000万辆的速度增长，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆（其中中国将达到1.31.5亿辆）2，届时汽车所消耗的石油将达到每年55亿吨，交通用油将占全球石油总消耗的62以上。而中国预测到2020年，进口的石油将占石油需求的50以上。巨大的石油进口需求将严重威胁中国的能源安全，并阻碍中国经济的持续发展。到2020、2030年时，中国的机动车燃料消耗量需求将分别达到2.3亿吨和3.7亿吨，分别占当年全国石油总需求的57和873。可见，汽

10、车是消耗石油的大户。根据国际能源机构的预测，到目前为止全球石油已探明可采总量约为1.2万亿桶，按2006年产油306亿桶计算，石油储采比40：1。也就是说，我们目前探明的可采石油资源理论上仅供开采40年4。为了保证可持续发展，只有尽可能地节约能源，才能延缓石油枯竭的时间，并赢得充足的时间，以完成新能源的替换工作。节能是指在保证能够生产出相同数量和质量的产品，或获得相同的经济效益，或者满足相同需要、达到相同目的的前提下，使能源的消耗量下降。节能的目的，就是减少国家整个经济发展对能源的需求，以尽可能少的能源消耗来获得尽可能多的经济效益。世界节能委员会的报告提出：节能的中心思想是采用技术上现实可行、

11、经济上合理、环境与社会可以接受的方法，来有效地利用能源。可见，节能的目的是要求从开发到利用的全部过程中获得更高的能源利用率。 节能从某种意义上说，也是最便宜、最迅速地获得供应的“新能源”。因此人们说：“节能是开发第五能源（煤炭、石油、水电、核能四大能源之外），是不产生放射性废料、没什么污染的能源”。因此，世界各发达国家都非常重视节能工作。交通能源消耗是造成局部能源污染和全球温室气体排放的主要来源之一。全 球20%的二氧化碳排放量源于汽车尾气。汽车尾气排放已成为世界各大城市中CO、NOx和CH等污染物的第一大污染源。美国的大气污染物排放中66%的CO，43%的NOx，31%的HC，33%的CO和

12、20%的微粒来自汽车的排放。在我国大城市中，由汽车排放的CO、NOx、HC分别占各排放总量的63%、22%和73%5。北京市已成为世界上空气污染最严重的城市之一。我国汽车尾气排放在城市大气污染中的分担率逐年增加。 温室效应产生的危害已逐渐为人们所认知，汽车尾气对人体的危害也引起了广泛关注，降低汽车尾气排放的呼声越来越高。世界各主要国家纷纷出台限制汽车尾气排放的国家标准。1.1.2 现阶段内燃机节能减排是重点近几年来，节能减排呼声日益高涨，新能源汽车尤其是电动汽车受到热捧。一业内人士狂热地认为：电动汽车时代来到了，传统内燃机将很快退出历史舞台。业内权威人士的深度分析告诉我们：传统内燃机2020年

13、前仍将在中国汽车市场唱主角6。内燃机是目前人类所能掌握的热效率最高的移动动力机械，进入21 世纪以来，作为主流移动动力机械的内燃机，面对节能减排更高、更新要求的挑战，已成为全行业发展的重中之重。在节能方面，以2008 年为例，我国全年消耗商品柴油1.3323 亿吨，商品汽油6347 万吨，内燃机用润滑油321 万吨， 常规动力船舶用燃料油2200 万吨，合计2.2191 亿吨，已占到我国2008 年石油消耗总量（自产1.89 亿吨，进口1.7888 亿吨）3.6788 亿吨的60.32%。今年1 月22 日， 国家发改委发布数字，2009 年我国石油自产1.89 亿吨，进口原油1.99亿吨，同

14、时披露，我国原油对外依存度超过50%，全年达到51.3%3。以上两组数字说明，大力倡导和鼓励内燃机坚持节能技术发展、坚持推广高效应用替代能源、缓解国家石油对外依存度，已成为内燃机行业的紧迫命题，也是当前内燃机产业优化选择的发展方向。在减排方面，目前我国内燃机工业实施的现行排放标准，与欧美发达国家相比，各项指标均滞后2个排放等级以上。另外，有报告指出，2008 年我国二氧化碳排放量占世界总量的21.8%， 美国占比20.2%3， 从以上数字可看出内燃机工业在减排方面所要承担的重要使命。和发展电动车相比，提升内燃机效率显得更为迫切和现实。内燃机的石油消费量约占石油总消费量的66%,， 我国石油进口

15、依赖度已超过50%。内燃机所排出的废气和噪声也是大气和环境主要污染源,， 城市超过50%的有害气体来源于机动车内燃机所排出的废气。但燃烧发动机仍是未来主要动力源,， 燃料的高效清洁燃烧理论与燃烧技术仍是学科前沿。传统的内燃机仍有50%的节能潜力,， 可再生燃料、新型合成燃料的高效清洁燃烧是新能源的重要方面,， 追求低碳动力已成为国际政治重要议题,， 燃烧发动机燃料多元化、能源多元化是一种趋势。这些语句在前面已经有很多重复，请仔细核对并修正现有的内燃机汽车在其节能，排放的性能上仍然有改善的潜力。在今后开发混合动力汽车时，仍然需要高效的内燃机为动力基础。加之其燃料的便利性以及完善的服务体系，继续改

16、善现有的内燃机汽车的性能仍然有非常重要的意义。我们要丢掉速成的幻想，摒弃浮躁的心态，将主要精力投放在内燃机节能减排技术的研发上，采取以优化现有的车用能源动力系统为主，以开发替代能源动力系统为辅的汽车能源动力双重战略。内燃机可靠、使用方便，经济优势大，到目前为止无法替代。所谓发现新的能源和动力装置，都还在探索过程当中。因此，内燃机节能减排的现实意义极为重大。1.1.3 柴油发动机在现代轿车中的应用内燃机中的柴油机具有热效率高、油耗低、低转速扭矩及最大扭矩高等诸多优点,， 因此正逐渐成为市场发展的主流。国际上特别是欧洲,， 先进柴油机技术获得了很大发展。美国著名汽车调查公司J.D.Power预测:

17、 ：全球柴油车的比例到2015 年将达到28%,， 柴油车的销售在欧洲以外地区也将增长60%左右7。我国对车用柴油机的需求更是空前的,， 从最近重卡领域的“爆发式发展”就能略见一斑。车用柴油机产业的发展壮大必然对国民经济产生积极影响,，同时新技术的引进以及对自主创新能力建设的投入也必将增强民族汽车产业的信心和竞争力。1.(1)柴油相对于汽油的优势汽油和柴油都是石油产品,， 其中汽油是碳原子数约412的复杂烃类混合物,， 闪点为-5810;；柴油则是碳原子数约1022的复杂烃类混合物,， 闪点一般为4555。柴油的碳含量较高,， 因此其能量密度也较高。并且柴油在存储和使用时不易挥发,， 遇到明火

18、也不易被点燃,， 较汽油更为安全。2.(2)柴油机的环保与燃油经济性压燃式的柴油机比点燃式的汽油机具有更高的能量转化率,， 即热效率高。与普通汽油机相比,， 现代柴油发动机的潜在温室效应比汽油发动机低45%,， 节油15%30%,， 而且几乎不产生挥发污染物。较低的耗油量也使得柴油机尾气排放更低( 新式柴油机都配备先进的氮氧化物、颗粒物处理系统) , ，更利于环保。3.(3)柴油机的其他优点相对于汽油发动机,， 由于柴油机没有点火器,，所以燃烧室结构更简单,， 有利于提升工作压力; ；在相同功率的情况下,， 柴油机的扭矩更大,， 最大功率时的转速却更低,， 因此可以提供更好的驾驶乐趣( 特别是

19、山路、坡道等复杂路况) 。当然,， 将柴油机作为汽车主动力优点还远不止这些。因此，对究柴油机研究显得更有意义。1.2 国内外柴油机研究现状1.1.2.1燃油系统博世、德尔福、西门子和电装公司的高压共轨技术是当前供油系统的主流，共占据了国内欧以上柴油机市场70%多的份额，而高压共轨恰恰是欧升级欧甚至欧V以上排放标准的有效技术前提。以下是世界四大燃油系统供应商产品信息：（1）德国博世（ROBERT BOSCH）共轨系统喷油器（压电式）：喷射压力最高可达2000bar；可实现预喷射，降低发动机燃烧噪声；精确控制喷油量，可降低发动机排放及油耗；最多可实现5次喷射。博世：在中国大力推广高压共轨技术。（2

20、）美国德尔福（DELPHI）德尔福E3柴油机电控单体喷油器（EUI）：最高2500bar的喷射压力；高速驱动，电子引燃喷射；喷油器体内采用双阀系统可预先设定不同喷嘴的打开和关闭的压力；有助于满足欧V和美国07标准,，并有满足美国10标准的潜力。德尔福柴油机电控单体泵(EUP): 峰值喷射压力为2000bar；电子引燃喷射；喷射式燃料调节；帮助制造商达到欧III和欧IV排放标准，并有可能达到欧V和美国07的排放标准。德尔福MultecR中型柴油机共轨系统：1800bar的泵压力；优化的液压设计降低了波动情况,， 使得在每个循环中5个多点喷射都能够准确喷射；应用于中型卡车、非公路车辆,， 三缸到八

21、缸发动机。德尔福: 在共轨技术和单体泵技术各有侧重,， 大致为中轻型车辆使用共轨系统；中型商务车使用“转子泵”系统、泵喷嘴系统或者中型共轨系统；重型车则使用泵喷嘴和单体泵技术。（3）日本电装（DENSO）电装开发的1800共轨系统：高精度5次喷射，可以在不安装颗粒捕集器的情况下达到欧排放标准。电装：欧以上排放普遍采用共轨系统（4）德国西门子（SIEMENS）西门子柴油共轨喷油器：压力范围50-1800bar，最大喷射次数7次。从欧升级到欧甚至欧V，至少有两种技术路线（燃油系统）可供选择，即电控高压共轨系统和电控单体泵系统。电控单体泵受输出功率限制，且难以克服强震动和高噪音等柴油发动机的传统缺陷

22、，因此并非所有机型都适用。电控高压共轨系统目前已经发展到第四代，由于其技术上的综合优势（有效降低尾气排放量、噪声、燃油消耗等），是一种更具继承性和可持续发展性的燃油喷射系统。从国内市场状况看，博世公司已在江苏无锡投资建设了技术中心和工厂，实现了本地化生产；电装也在常州独资建立了国产化基地；经过十年的努力，无锡油泵油嘴研究所研发的共轨系统已经在公交车上使用；辽宁新风集团引进德国利勃海尔集团CRT共轨系统全套技术，研发生产了满足国产柴油机达到欧排放标准的燃油喷射产品，欧系统正在开发中。可见，国内本土化的共轨系统将会兼具技术和市场的双重竞争力。2.1.2.2后处理系统由于欧洲和美国排放法规指标和实施

23、的时间不一致，导致了采用的方法也不同。欧洲更倾向SCR（选择性催化还原）路线,，SCR+DPF（微粒过滤3器，欧发动机可以不配备）；美国和日本则倾向于EGR（废气再循环）路线即EGR+DPF；另外对于从欧升级到欧还有EGR+POC（微粒催化氧化器）路线。然而，目前这些技术路线都各有不足。其中之一就是EGR和SCR系统对燃油甚至润滑油品质都有严格要求（中国石油大连润滑油研发中心），相比之下SCR路线稍弱一些，因此被认为“更适合中国当前的国情”。但应用SCR路线仍需解决一些基本问题，如成本较高、要有政府的支持（需要建设很多尿素加注站，因为作为还原剂的尿素要像柴油一样经常补充）等；另外尿素溶液低温时

24、容易结晶，在我国北方地区使用有一定困难。国内方面，一汽锡柴在国柴油机研发时也采用了多平台并举战略，即SCR与EGR同步开发；玉柴则从国内第一款欧柴油机到第一款欧柴油机都使用了SCR技术。 3.高压共轨电子控制燃油喷射技术共轨式电控燃油喷射技术是通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分别送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧空燃比和良好的雾化，达到最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机的尾气排放量，并有助于改善噪声、降低燃油消耗等。柴油机共轨式

25、电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是：1）采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀；2）采用共轨方式供油；3）高速电磁开关阀频响高，控制灵活；4）系统结构移植方便，适应范围宽。 4.1.2.3 多气门技术在柴油机上采用多气门技术是满足更严格排放指标的有效途径。由于缸盖上的喷油嘴和活塞上的燃烧室凹坑布置在气缸中央，从而优化了进气涡流和油雾分布以及活塞与喷油器的冷却条件，并可实现涡流比在不同转速下的变化。这使混合气的形成进一步优化，因而在提高动力性和经济性的同时减少了NOX 排放，但增加了成本和结构的复杂性。在

26、柴油机上应用多气门技术是国际学术界研究热点之一，国外内燃机的气门最多时已达到5 个。目前已在大型柴油机应用的基础上，逐渐开始在小型柴油机上应用，国内在这方面的研究尚未成熟。5.1.2.4增压中冷技术废气涡轮增压可提高进气压力并增大空气的供给量，提高了气缸内平均有效压力、过量空气系数及整个循环的平均温度，使燃油燃烧完全，可使柴油机颗粒状物质的排放量降低50%左右，并减少CO和HC的排放。柴油机采用进气增压技术后，由于压缩温度升高，在动力性与经济性提高的同时，NOX的排放也必然增加。但增压柴油机在采用中冷技术以后，增压空气在进入气缸以前被冷却，在一定程度上可以抑制NOX的排放。因此，采用增压中冷技

27、术可降低柴油机NOx 的排放。目前，柴油机增压中冷技术在中型柴油机上应用日益广泛，在小型柴油机上也逐渐被采用。一些新研制的轿车柴油机上也开始采用。国内在这方面的研究也尚未成熟，基本上靠技术引进。6.1.2.5 废气再循环技术采用废气再循环（EGR）是降低NOX排放的一项极为有效的措施，目前只是在汽油机上得到了较为成熟的应用。EGR在所有负荷条件下都可以有效减少NOX排放。将定量废气引入柴油机进气系统中，再循环到燃烧室内，有利于点火延迟，增加了参与反应物质的热容量以及CO2，H2O及N2等惰性气体对O2的稀释作用，从而可降低燃烧最高温度，减少NOX的生成。大约60%70% 的NOX是在高负荷时产

28、生的，此时采用合适的废气再循环率对于减少NOX是很有效的。废气再循环率为15%时，NOX排放可以减少50%以上，而废气再循环率为25%时，NOX排放可减少80%以上。利用废气再循环（EGR）来降低NOX的排放，需要与电子控制结合，根据柴油机负荷、转速、冷却水温度传感器及启动开关信号，由ECU对EGR率和EGR时机进行控制，保证在对柴油机性能影响不大的条件下，降低尾气中NOX的排放。此处仅列举并分析了以上几种柴油发动机技术的改进，还有一些新技术，比如，涡轮增压技术、电控燃油喷射技术、微粒捕集器技术及机外催化处理技术等。国外这些技术已经比较成熟，而我国在这些方面落后于国外，基本上也是引进技术。先进

29、的高压燃油喷射系统是实现柴油机高效清洁燃烧的关键。以无锡油泵油嘴研究所为代表的国内燃油系统厂商，已经把中国的电控燃油喷射系统水平提升到商业应用阶段，其电控共轨系统已经在多种型号柴油机上进行了匹配，并在军车和城市公交等领域进行了小批量应用。其他像辽宁新风、四川威特、湖南亚新科南岳等厂商，也都在积极推进各自产品的商业化进程。当前，在更大范围和领域推广使用国内燃油喷射系统的瓶颈在于，一方面，由于国内产品刚刚起步，仍然得不到更多主机厂商的积极响应；另一方面，新产品肯定要有一个不断完善和持续改进的过程。1.3 课题主要研究内容与目标通过建立柴油发动机工作过程数值计算模型，分析柴油机主要参数转速n、负荷（

30、喷油量）、进气提前角和排气提前角对排气温度、流量和能量的影响，得出排气能量的分布规律。2 柴油缸机理论模型的建立8-12 对柴油缸缸内工作过程作如下假设： 为了简化柴油机的建模过程，对柴油的工作过程作以下假设这里标注上参考文献，可以将你们的内燃机原理的书作为参考文献。：（1）汽缸内工质的状态是均匀的，也就是不考虑缸内各点的压力、温度和浓度的差异，并认为在进气期间，流入缸内的空气与缸内的残余废气实现瞬时的完全混合； （2）工质为理想气体，其比热、内能仅与气体温度和气体成分有关； （3）气体流入或流出气缸为准稳定流动； （4）进、出口的动能忽略不计。这个假设可以将内燃机原理书上的内容写入。不要抄别

31、人的论文 基于上述假设，可以推出缸内温度随曲轴转角变化的关系式为： （2.1） 式中：T文中所有的变量均需要斜体 温度（K）； 曲轴转角（rad）；m 缸内工质质量（kg）； Cv 等容比热J/（kgK）； Qb 燃烧放热量（J）；Qw 缸壁传热量（J）； p 缸内气体压力（Pa）； V 气缸瞬时容积（m3）； h 气体的比焓（J/kg）；u 气体的比内能（J/kg）； 过量空气系数（无量纲）； 下标i和e表示进气和排气。 缸内气体质量平衡方程： （2.2）式中：mb 瞬时喷油量。 理想气体状态方程： pV=nRT （2.3）上式中气体常数R，因对于常用柴油，在过量空气系数为1时，纯燃气R值为

32、287.11J/kgK，与纯空气R值287.06 J/kgK差别很小，因此可以采用空气的R值进行计算。 上述三个方程即可描述柴油缸机缸内工质状态随曲轴转角的变化。然而该方程组并非封闭，还需要追加一系列方程作为其边界条件，现分别表述如下：气缸有效容积： （2.4）式中：Vc 余隙容积（m3）；D 缸径（m）；r 曲柄半径（m）；s 连杆曲柄比（无量纲）。设瞬时过量空气系数为： （2.5）式中：L0 理论空燃比，对柴油，取值为14.4。 则缸内工质的内能与温度的关系式为：（2.6）等容比热的表达式为： （2.7） 设流量系数为，则在dt时间内流过进排气门的气体质量流量为： （2.8） （2.9）式

33、中：n 发动机转速(r/min)。12 流函数：当时 （3.10）当时 （3.11）式中：p1 气门上游空气压力（Pa）； P2 气门下游空气压力（Pa）；v1 气门前的气体比容（m3/kg）。 在计算流函数时同样需要考虑可能出现的倒流现象。 对于柴油缸机使用的菌状气门，其流通截面积的计算公式为： （3.12） 式中：h 气门瞬时升程（m）；d 气门阀座的锥面内径（m）； 气门阀盘锥角（rad）。燃料的代用放热规律采用韦伯函数，其表达式为： （3.13）式中：u 燃烧效率，对于柴油机稳定运行，一般取值为1 ；Hu 柴油低热值，43000kJ/kg ；m 燃烧品质数，对中低速柴油机取值为0.5-

34、1.5，本文取0.58； 燃烧起始点（rad）； 燃烧持续角（rad）。 缸内工质与气缸壁间的传热量为： （3.14）式中：n 发动机转速（r/min）； 瞬时平均传热系数（W/（Km2）；T 缸内气体瞬时温度（K）；Ai 传热表面积（m2）；Twi 传热表面的平均温度（K）； （i=1：活塞；i=2：气缸盖；i=3：气缸套）。 换热系数采用Woschni公式： （3.15） 式中：Ci 气体速度系数，；C2 燃烧室形状系数，对于直喷式柴油机，C2=0.00324；D 气缸缸径（m）； VD 活塞行程容积（m3）；cm 活塞平均速度（m/s）；cu 稳流吹风试验时，叶片风速计的切向速度（m/s

35、）； p 缸内气体压力（Pa）；T 缸内气体温度（K）；p0 发动机倒拖时的气缸压力（Pa）； p1 压缩始点的气缸压力（Pa）；T1 压缩始点的气缸温度（K）； V1 压缩始点的气缸容积（m3）。 由于cu 获取较为困难，可以简化，假设气体速度系数C1 约等于2.3。 将上述方程组联立求解，即可获得柴油缸工作过程中缸内工质各状态参数随曲轴转角变化的情况，即柴油缸的示功图，并可由此得到其各项指示性能指标。 平均摩擦压力方程： （3.16）式中：pf 平均摩擦压力（MPa）；pconst 摩擦压力恒定部分(MPa)，取值为0.04 MPa；pmax 缸内最高爆发压力（MPa）；cm 活塞平均速度

36、（m/s）；c1 经验系数（无量纲），取值为0.005；c2 经验系数（MPa/（ms-1），取值为0.009 MPa/（ms-1）；c3 经验系数（MPa/（ms-1）2)，取值为810-5 MPa/(ms-1)2；各经验系数取值均来源于文献。 柴油机采用一单缸柴油机模型，关键结构参数见表2.1。表中请补充数据表 2.1 柴油缸关键结构参数表头应该放在表的上方项目表 2.1 柴油缸关键结构参数3.模拟分析本章将模拟分析转速n、负荷（喷油量）、进气提前角和排气提前角对排气温度、流量和能量的影响。采用单一变量分析法，即取一个作为变量，其它三个取固定值（取合适值作为固定值），分析单一变量对排气温度

37、、流量和能量的影响。这四个量的固定值分别是转速n=2000rpm，负荷（喷油量）=27.624mg，进气提前角=20，排气提前角=60。它们的变化范围分别为转速n=8003200rpm，负荷（喷油量）=23.55131.696mg，进气提前角=1030，排气提前角=4080。从每个变量的变化范围平均取五个值，分别得出五组模拟数据，分析其影响，最终得出排气能量分布规律。3.1转速n对排气温度、流量和能量的影响分析转速n取值800rpm，1400rpm，2000rpm，2600rpm，3200rpm，如表3.1所示。表3.1 转速n的变化值项目12345转速n（rpm）80014002000260

38、03200负荷（mg）27.624进气提前角（）20排气提前角（）60 模拟得出五组数据，进而得出转速n对排气温度、流量、能量和能量分布规律的影响图，如图3.1，图3.2，图3.3，图3.4所示。图3.1 转速n对排气温度的影响图3.2 转速n对排气流量的影响这幅图请删除图3.3 转速n对排气能量的影响图3.4 转速n对排气能量分布规律的影响由图3.1可知，随着转速n的提高，排气最高温度、最低温度和平均温度都显著升高，高温持续的时间增长。由图3.2可知，随着转速n的提高，排气最小流量、最大流量和平均流量都增大，高流量持续时间增长。由图3.3可知，随着转速n的提高，排气能量显著增加，高能量持续时

39、间增长。由图3.4可知，随着转速n的提高，排气能量呈折线增加。3.2负荷（喷油量）对排气温度、流量和能量的影响分析负荷（喷油量）取值23.551mg，25.587mg，27.624mg，29.66mg，31.696mg，如表3.2所示。表3.2 负荷（喷油量）的变化值项目12345转速n（rpm）2000负荷（mg）23.55125.58727.62429.6631.696进气提前角（）20排气提前角（）60 模拟得出五组数据，进而得出负荷（喷油量）对排气温度、流量、能量和能量分布规律的影响图，如图3.5，图3.6，图3.7，图3.8所示。图3.5 负荷（喷油量）对排气温度的影响图3.6 负荷

40、（喷油量）对排气流量的影响这幅图也需要删除，下同图3.7 负荷（喷油量）对排气能量的影响图3.8 负荷（喷油量）对排气能量分布规律的影响由图3.5可知，随着负荷（喷油量）的增大，排气最高温度、最低温度、平均温度都升高。由图3.6可知，随着负荷（喷油量）的增大，排气最大流量、平均流量都小幅增大，变化非常小。由图3.7可知，随着负荷（喷油量）的增大，排气能量增加。由图3.8可知，随着负荷（喷油量）的增大，排气能量呈直线增加。3.3进气提前角对排气温度、流量和能量的影响分析进气提前角取值10，15，20，25，30，如表3.3所示。表3.3 进气提前角的变化值项目12345转速n（rpm）2000负

41、荷（mg）27.624进气提前角（）1015202530排气提前角（）60 模拟得出五组数据，进而得出进气提前角对排气温度、流量、能量和能量分布规律的影响图，如图3.9，图3.10，图3.11，图3.12所示。图3.9 进气提前角对排气温度的影响图3.10 进气提前角对排气流量的影响图3.11 进气提前角对排气能量的影响图3.12 进气提前角对排气能量分布规律的影响由图3.9可知，随着进气提前角的增大，排气最高温度、最小温度和平均温度都小幅升高，变化很小。由图3.10可知，随着进气提前角的增大，排气最大流量、最小流量和平均流量都小幅减小，变化非常小。由图3.11可知，随着进气提前角的增大，排气

42、能量小幅增加。由图3.12可知，随着进气提前角的增大，排气能量呈抛物线增加。3.4排气提前角对排气温度、流量和能量的影响分析排气提前角取值40，50，60，70，80，如表3.4所示。表3.4 排气提前角的变化值项目12345转速n（rpm）2000负荷（mg）27.624进气提前角（）20排气提前角（）4050607080 模拟得出五组数据，进而得出排气提前角对排气温度、流量、能量和能量分布规律的影响图，如图3.13，图3.14，图3.15，图3.16所示。图3.13 排气提前角对排气温度的影响图3.14 排气提前角对排气流量的影响图3.15 排气提前角对排气能量的影响图3.16 排气提前角

43、对排气能量分布规律的影响由图3.13可知，随着排气提前角的增大，排气最高温度、最低温度和平均温度都升高，排气温度的峰值越早出现。由图3.14可知，随着排气提前角的增大，排气最大流量、最小流量和平均流量都减小，排气流量的峰值越早出现。由图3.15可知，随着排气提前角的增大，排气能量峰值越早出现，排气能量增加。由图3.16可知，随着排气提前角的增大，排气能量呈近似直线增加。4 总结本文首先概述了现代社会由汽车导致的能源紧缺和环境污染问题，而解决上述问题的必要措施是汽车的节能减排。由于目前还找不到可以完全代替高效内燃机的动力装置，所以汽车节能减排的重点仍是内燃机的技术改进和升级。柴油发动机与汽油发动

44、机相比具有热效率高、排放低等优点，因此研究柴油发动机显得更有必要。然后建立了单缸柴油发动机工作过程数值计算模型，为本文研究提供理论依据。模拟分析了柴油机主要参数转速n、负荷（喷油量）、进气提前角和排气提前角对排气温度、流速和能量的影响。通过模拟得出的数据生成的图表得出了以下结论：随着转速n的提高，排气能量显著增加，并呈折线增加；随着负荷（喷油量）的增大，排气能量增加，呈并直线增加；随着进气提前角增大，排气能量小幅增加，并呈抛物线增加；随着排气提前角的的增大，排气能量的峰值越早出现，排气能量增加，并呈近似直线增加。参 考 文 献1刘玉梅主编.汽车节能技术与原理M.机械工业出版社，20102http:/