本文選題：焦?fàn)t氣燃料發(fā)動機(jī)　切入點(diǎn)：工作過程　出處：《貴州大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近十年,我國汽車保有量增長了3倍,汽車方便了出行的同時,消耗了大量石油資源,也一定程度的污染了社會環(huán)境。去年,中國生產(chǎn)焦炭4.48億噸,伴隨產(chǎn)生近2000億立方米焦?fàn)t氣,其中一半回爐作為燃料使用,剩下的一半中的大部分被浪費(fèi)掉。項(xiàng)目參與企業(yè)前期研究表明,經(jīng)過凈化后的焦?fàn)t氣基本滿足車用發(fā)動機(jī)使用要求,能夠在汽車發(fā)動機(jī)上直接使用。但是直接將汽油換成焦?fàn)t氣使用,依然存在動力性下降較大、經(jīng)濟(jì)性差以及其他問題。首先,本文指出了汽車產(chǎn)銷及保有量飛速上漲與焦?fàn)t氣大量浪費(fèi)的現(xiàn)狀,研究了發(fā)動機(jī)對替代燃料的要求,以及目前各種替代燃料的分類及特點(diǎn),對比了世界上多個國家的氣體發(fā)動機(jī)和焦?fàn)t氣燃料發(fā)動機(jī)研究及使用情況,研究了4種發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒模型及2種發(fā)動機(jī)工作過程仿真軟件,確定了研究對象及其主要參數(shù)以及主要研究內(nèi)容及方法。其次,參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,研究了焦?fàn)t氣及其主要組分的物理特點(diǎn)及化學(xué)燃燒特點(diǎn),并重點(diǎn)研究了氫氣、甲烷在氣缸內(nèi)部燃燒的燃燒特性,作為后續(xù)工作過程研究的理論基礎(chǔ)。然后,將焦?fàn)t氣簡化為多組分的理想混合氣,基于理想混合氣系統(tǒng)總參數(shù)的加和性,以理化參數(shù)理論計(jì)算公式為基礎(chǔ),利用所建焦?fàn)t氣理化參數(shù)Simulink計(jì)算模型,方便快速的計(jì)算出了焦?fàn)t氣的部分主要理化參數(shù)數(shù)值。再次,研究了內(nèi)燃機(jī)整機(jī)性能計(jì)算的建模理論基礎(chǔ),并以某型V6汽油發(fā)動機(jī)為原機(jī)型,利用BOOST仿真軟件建立了一維的發(fā)動機(jī)工作過程計(jì)算模型,并利用該模型計(jì)算了該型發(fā)動機(jī)分別燃用汽油與焦?fàn)t氣時,轉(zhuǎn)矩、功率以及燃油消耗率情況。對比發(fā)現(xiàn):燃用焦?fàn)t氣與燃用汽油相比,該型發(fā)動機(jī)燃油消耗率減少3%-4%,燃油經(jīng)濟(jì)性提高很少,但轉(zhuǎn)矩和功率最高降低近20%,動力性降低較大。最后,以所建的某V6汽油機(jī)BOOST一維模型為基礎(chǔ),以焦?fàn)t氣為燃料,先后對增壓比、壓縮比、點(diǎn)火提前角、空燃比以及配氣相位進(jìn)行了仿真研究并進(jìn)行了適當(dāng)修正,最終將增壓比選擇為2.08、壓縮比為9.5、點(diǎn)火提前角為1°CA、空燃比為17.5、進(jìn)氣門關(guān)閉延遲角為57°CA,排氣門開啟提前角為63°CA,該型發(fā)動機(jī)燃用焦?fàn)t氣后,優(yōu)化后與優(yōu)化前相比,動力性最高提升約7.25%,經(jīng)濟(jì)性最高提升近30%�？傊�,優(yōu)化后,該機(jī)型焦?fàn)t氣燃料發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性均得到不同程度改善。
[Abstract]:In the past ten years, the number of cars in China has increased threefold. While the cars are convenient to travel, they have consumed a lot of oil resources and polluted the social environment to a certain extent. Last year, China produced 448 million tons of coke. With the production of nearly 200 billion cubic meters of coke oven gas, half of the return furnace is used as fuel, and most of the remaining half are wasted. The purified coke oven gas basically meets the requirements of the vehicle engine and can be used directly on the automobile engine. However, if the gasoline is directly replaced by the coke oven gas, the power performance will still decline greatly. First of all, this paper points out the current situation of the rapid increase of automobile production, sales and possession and the waste of coke oven gas, studies the requirements of the engine for alternative fuels, and the classification and characteristics of various alternative fuels at present. The research and application of gas engine and coke oven gas engine in many countries in the world are compared. Four kinds of in-cylinder combustion models and two kinds of simulation software of engine working process are studied. The main research object, main parameters, main contents and methods are determined. Secondly, the physical characteristics and chemical combustion characteristics of coke oven gas and its main components are studied, and the hydrogen gas is emphatically studied. The combustion characteristics of methane combustion in cylinder are used as the theoretical basis for further research. Then, the coke oven gas is simplified as a multi-component ideal mixture, and the summation of total parameters of ideal mixture system is considered. Based on the theoretical calculation formula of physical and chemical parameters and the Simulink calculation model of coke oven gas physical and chemical parameters, some main physical and chemical parameters of coke oven gas are calculated conveniently and quickly. In this paper, the theoretical foundation of modeling for the performance calculation of internal combustion engine is studied. Taking a V6 gasoline engine as the original model, a one-dimensional working process calculation model of the engine is established by using the BOOST simulation software. The torque, power and fuel consumption rate of the engine are calculated by using the model when the engine is burned with gasoline and coke oven gas respectively. The fuel consumption of this type of engine is reduced by 3% to 4%, the fuel economy is improved very little, but the maximum torque and power are reduced by nearly 20%, and the power performance is greatly reduced. Finally, based on the BOOST one-dimensional model of a V6 gasoline engine, the coke oven gas is used as fuel. The pressurization ratio, compression ratio, ignition advance angle, air-fuel ratio and gas distribution phase are simulated and modified. Finally, the turbocharging ratio is 2.08, the compression ratio is 9.5, the ignition advance angle is 1 擄CA, the air-fuel ratio is 17.5, the inlet valve closing delay angle is 57 擄CA, and the exhaust valve opening advance angle is 63 擄CA.After using coke oven gas, the optimized engine is compared with that before optimization. The maximum power performance is about 7.25 and the economy is about 30. In a word, after the optimization, the power performance and economy of the coke oven gas engine are improved to some extent.
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464

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本文編號：1644019