喷油参数对发动机油耗和排放水平的影响研究开题报告

全文总字数：6706字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

内燃机起源于19世纪德国，具有热效率高、转速和功率范围宽、机动性好等特点，长久以来被广泛应用且不断改进。内燃机主要应用于汽车、船舶、农用机械、工程机械等方面，它对我生活和社会的进步都起着至关重要的作用。尤其是在汽车方面，随着人们生活水平的上升，汽车已经走近了越来越多的家庭。清华大学汽车产业与技术战略研究院院长赵福全表示，到2030年，中国汽车的千人保有量达到300 辆，届时汽车将年产4000万辆 ^[1]。虽然近年来各种新能源不断出现，但研究表明，内燃机在接下来的几十年或者更长时间内仍是主要的动力装置。传统内燃机根据使用的燃油类型分为两大类，分别是汽油机和柴油机。柴油机与汽油机相比，由于柴油机具有低速转矩大、燃油经济性好以及可靠性高等优点，在中、重型汽车动力领域中占据了绝对优势。据统计，欧美国家的重型车全部采用柴油机，轻型车采用的比例也达到90%，低排放、低油耗的柴油机轿车也得到了迅速发展。随着电控喷油技术、增压中冷、废气再循环和后处理等技术的不断发展，柴油机在振动噪声和排放等方面也得到了很好的改善，所以在车用动力方面所占的比例也变得越来越大，汽车柴油化成为以后发展的一种趋势，因此，柴油机是未来动力发展的一种趋势。

随着内燃机工业的迅速发展，内燃机已广泛应用于生产生活的各个方面，给人们生活带来巨大便利的同时，其排放物也造成大气污染的主要原因之一。内燃机的排放物极其复杂，主要包括氮氧化物（no_x）、未燃碳氢化物(hc)、颗粒物（pm）、硫氧化物（so_x）和一氧化碳（co）等。no_x毒性强，对人体和植物生长均有不利影响，也是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质之一；hc中含有的多环芳烃有巨大的致癌作用，且某些烃类可刺激人的眼睛及呼吸器官，造成呼吸困难；pm对阳光有散射和吸附作用，可以降低大气能见度，并且能够进入人体呼吸系统，危害人体健康；so_x与空气中的水反应生成硫酸，可使土壤及水变为酸性，损害树木及农作物，过高浓度会影响呼吸并可使呼吸及心血管疾病患者加重病情；co能以比氧强210倍的亲和力同血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍向心、脑等器官输送氧气，使人发生恶心、头晕、疲劳等症状，严重时会窒息死亡^[2]。由于柴油机是富氧燃烧，co和hc排放物较少，so_x主要取决于燃料中硫的含量，所以柴油机的减排主要针对no_x和pm。而pm中占主要比例的是soot，所以一般可以用no_x和soot来代表柴油机的排放情况。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究基本内容

本文利用avlfire软件研究不同喷油参数对发动机油耗和排放水平的影响。本文通过搭建仿真模型进行试验，模型通过多种子模型来模拟发动机喷油、燃烧等过程。设置仿真边界条件，通过改变喷油参数来影响喷油和燃烧过程，寻找能够降低发动机油耗和减少no_x和soot排放的喷油参数设置，并用理论知识合理解释仿真结果。该研究主要内容有：

（1）通过文献提炼对发动机油耗和排放敏感的喷油参数

3. 研究计划与安排

3月25—4月12： 通过文献查阅掌握发动机燃烧规律和有害排放的形成机制，了解不同喷油参数对油耗和排放的影响程度，提取敏感喷油参数进行试验设计，并进行仿真模型的搭建；

4月13—4月19：进行毕业设计中期讨论，向指导老师汇报模型搭建过程和结果，并向老师请教数据的合理性，根据老师意见进行修改，并着手准备论文的写作；

4月20—5月24：分析仿真试验结果，并给出合理的理论解释，完成毕业设计论文写作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宋翠苓.复合喷射发动机的喷油参数及性能分析[d].燕山大学,2017.

[2] 刘颖.喷油参数对燃用f-t柴油高压共轨柴油机排放的影响试验研究[d].2019.

[3] 国家统计局.中华人民共和国2019年国民经济和社会发展统计公报[eb/ol].http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/202002/t20200228_1728913.html,2020-02-28.