一、恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究（论文文献综述）
侯献军,卢俊宇,邹斌,刘志恩,程财[1]（2020）在《替代燃料对发动机动力性及排放的影响》文中研究说明在能源问题日益突出的当下,使用天然气等替代燃料是有效的解决方法之一.文中研究了以天然气为主的替代燃料对发动机的动力性和排放的影响.建立某型号发动机GT仿真模型并进行校准,在此模型上分别使用汽油、天然气、Gr和G25作为燃料模拟仿真,对比分析发动机的性能.并针对以CNG为燃料时发动机的动力性提出优化方案.结果表明,以CNG为燃料的发动机在动力性方面与汽油机有差距,在转矩上相差最大达21.9%,功率上相差最大达19.8%.但在排放方面更有优势,NOx排放最大减少81.66%,CO排放最大减少26.67%.不同成分的天然气燃料对CNG发动机的动力性和排放影响明显,Gr相比G25转矩和功率最大提高29.11%,但G25相比Gr在NOx的排放上最大降低66.75%,CO的排放最大降低99.61%.以CNG为燃料时优化之后发动机动力性提升明显,在3 200 r/min和4 000 r/min转速下转矩提高了4.8%.
刘泽[2]（2020）在《CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究》文中研究说明压缩天然气（CNG）由于其良好的燃料特性目前已经被视为最为成熟的车用替代燃料。压缩天然气是一种清洁燃料,理论上与氧气完全燃烧之后只产生CO2和水,作为掺混燃料加入到传统汽油机中具有明显的减排优势。通过CNG缸内直喷的方式,实现CNG的精准控制,拓宽稀燃界限,同时即可以有效避免进气道喷射带来的回火和降低充气效率等问题,又能够通过组织混合气分层提高燃烧性能。CNG缸内直喷（NDI）和汽油进气道喷射（GPI）的复合喷射模式是减少传统汽油机排放,提高性能的有效方式。本文采用CNG/汽油复合喷射的方式,探究了在化学计量空燃比以及稀燃条件下内燃机燃烧和排放的变化。主要工作内容及研究结论如下:1、搭建了CNG高压直喷,汽油进气道喷射的复合喷射系统,基于dSAPCE控制平台实现了CNG和汽油的精准喷射。缸内形成高压CNG在火花塞处富集,汽油混合气在外围分布的分层混合气。对内燃机控制软件进行调试,实现过量空气系数,直喷时刻,点火时刻,进气歧管压力等参数的灵活控制,保证实验的顺利进行。实验证明,化学计量空燃比下,不同CNG掺混比时直喷时刻为120°CA BTDC时的内燃机燃烧性能最好。2、研究了化学计量空燃比下内燃机在不同工况时CNG直喷射比对内燃机燃烧性能的影响。在不改变缸内输入总能量的前提下,直喷20%的CNG时,不同工况下都获得了最好的燃烧性能。但此时更有利于提升低速小负荷下燃烧性能。与传统PFI汽油机相比,合理的GPI+NDI模式进一步的降低了CO,HC,NOx的排放。特别的,对微粒个数的减少效果是巨大的。3、以低速小负荷下C20为例,研究了CNG直喷时刻和点火提前角的配合关系对内燃机燃烧和排放性能的影响。当采用120°CA BTDC和15°CA BTDC为直喷时刻和点火时刻时,内燃机扭矩最大,实现了最大的扭矩输出,最小的BSFC和最高的有效热效率。在掺混比和总能量不变的前提下,HC和NOx排放主要取决于点火时刻的改变,但微粒个数依赖于合理的直喷和点火策略。4、研究了CNG直喷策略对内燃机稀燃条件下燃烧性能的影响。当λ达到1.4时,纯汽油混合气已经无法组织稳定的燃烧,在保证缸内输入总能量不变的前提下,通过喷射适量CNG在火花塞处富集,CNG宽广的稀燃界限保证了混合气被点燃之后稳定的燃烧和火焰传播,火焰向外扩散进而点燃外围的稀薄汽油混合气,拓宽了稀燃极限。当采用合适喷射时刻时,进一步提好了稀燃稳定性,COVIMEP控制在1.5以下。不同的过量空气系数下,相较于纯汽油PFI模式,GPI+NDI的复合喷射模式更有利于提升稀燃条件下的内燃机性能指标。
宋昌庆[3]（2019）在《大缸径双火花塞天然气发动机缸内燃烧特性研究》文中认为天然气作为清洁能源已成为车用替代燃料的首选,研究和开发天然气发动机对于缓解能源危机和改善环境问题具有重要意义。但由于天然气燃料本身的特性,大缸径天然气发动机还存在火焰传播距离长、燃烧速度慢、失火率高、热效率低等问题,而问题的关键在于提高火焰传播速度。因此,研究天然气的燃烧特性以及实现天然气发动机的快速燃烧已经成为一个重要课题,其中双火花塞点火能够缩短火焰传播距离,加快燃烧速度,从而改善发动机的整体性能。所以,本文采用双火花塞点火技术,以试验测试和计算机仿真研究为手段,通过理论分析、台架试验、数字建模、仿真优化等方法,对大缸径天然气发动机燃烧特性及降低排放的技术措施开展了研究,以实现发动机的动力性、经济性和排放性能的有效改善。为深入研究天然气燃料的燃烧特性,本文利用定容燃烧弹模拟高温高压的缸内燃烧环境,设计了一套适用于双火花塞点火的可视化试验平台,建立了试验台架。通过改变燃空当量比、点火方式、初始压力与温度等参数,利用高速摄像机和压力传感器采集了燃烧图像和压力数据,并结合数字图像处理技术编写了MATLAB图像处理程序,运用双色法表征了燃烧温度场的分布状态,试验研究了单一初始参数下双点火对火焰传播过程、燃烧压力、压力升高率、放热率、燃烧期、温度场等天然气燃烧特性的影响。结果表明:（1）不同点火方式下,与单点火相比,同步双点火缩短了火焰传播距离,加快了燃烧速率,提高了燃烧压力及放热率,火焰发展期和主燃烧期缩短,显着提高了天然气的燃烧热效率,对稀混合气效果尤为明显,而异步双点火对于稀混合气实现快速燃烧作用更加积极;（2）不同初始压力下,随着初始压力的增大,可燃混合气的浓度增加,火焰传播速度下降,火焰传播面积增长速度减慢,最大燃烧压力和放热率逐渐增大,火焰发展期和主燃烧期延长,初始压力的提高减缓了燃烧速度;（3）不同初始温度下,随着初始温度的增大,火焰传播速度加快,火焰传播面积的增长速度加快,最大燃烧压力和放热率逐渐升高,火焰发展期和主燃烧期缩短,温度的升高促进了燃烧,使热效率升高,但过高也会导致爆燃现象发生;（4）不同燃空当量比下,在化学当量比附近火焰传播速度最快,达到的燃烧压力峰值和放热率最大,火焰发展期和主燃烧期最短;过稀或过浓的混合气均会降低火焰传播速度,减缓火焰传播面积的增长速度,延长火焰发展期和主燃烧期。为全面研究双点火对大缸径天然气发动机燃烧过程的影响,本文利用CATIA、AVL FIRE等三维软件建立了发动机的仿真模型,准确设置了初始条件和边界条件,完成了模型校验。在转速为1400r/min、当量比为0.7、全负荷工况下,提出了双火花塞位置、点火方式、点火能量、点火策略等参数的优化策略,通过模拟计算,研究分析了这些参数对双火花塞点火天然气发动机缸内燃烧特性和排放特性的影响,为今后双火花塞在实际车辆上的应用提供了基础研究参考。结果表明:（1）针对以燃烧室中心对称分布的三种双火花塞布置方案（D1、D2、D3）,D2布置方案时的火焰前锋面传播速度更快,缸内燃烧压力相对较高,燃烧持续期更短,燃烧后期NOX排放更小,故确定为最佳布置方案;（2）针对不同的点火能量,点火能量为60mJ时,缸内工质燃烧速度最快,燃烧放热率最大,动力性和燃油经济性最好,故确定为最佳点火能量。（3）针对不同点火时刻的同步、异步点火,同步点火706-706°CA、异步点火706-704°CA时,最大燃烧压力均出现在上止点后在12-15°CA范围内,指示功率和热效率较高,动力性和经济性也较好;而异步点火706-704°CA表现出较大的功率和热效率以及较低的燃油消耗率,故确定为最佳点火策略。为有效控制双火花塞大缸径天然气发动机的排放,本文通过双火花塞耦合EGR技术来降低NOx排放,模拟分析了不同EGR率对发动机缸内燃烧特性和排放特性的影响。结果表明:当EGR率在0-10%之间时,发动机的缸内压力、放热率、平均反应速率变化幅度较小,但平均温度和NOx排放降低明显;当EGR率大于10%时,发动机的缸内压力、放热率、平均反应速率、平均温度和NOx排放均降低,指示功率和热效率也随之降低,燃油消耗率增加;当EGR率为10.5%时,NOx排放目标值与单点火基本相同,其他性能都优于单点火;当EGR率为11.8%时,发动机的功率、热效率、燃油消耗率与单点火基本持平,但NOx目标值比单点火降低26.3%。因此,当EGR率在10.5-11.8%之间,双点火发动机的性能均优于单点火。该技术方法为满足今后更加严格的排放标准,提供了基础理论参考和技术支持。若以最大程度提高发动机的动力性和经济性为目标,最佳EGR率为10.5%,此时双点火与单点火具有相同的NOx排放目标值,对比分析单、双点火模式下的发动机性能,结果表明:相比于单点火,双火花塞点火模式下发动机的动力性和经济性得到显着提高。综上,双火花塞技术可以有效改善大缸径天然气发动机的动力性、经济性和排放性能。
弓剑[4]（2019）在《油气比对汽油天然气双燃料发动机燃烧特性的影响》文中指出汽油/天然气两用燃料发动机由于其改装成本低,环境效益好等优点早己在一些领域获得了可观数量的使用,而且天然气加气站配套设施也较为完善,有利于天然气发动机的发展,天然气水合物的开采获得巨大进展也有利于天然气燃料广泛的使用。但是汽油/天然气两用燃料发动机在单纯燃用天然气时,由于充气效率降低,导致发动机动力性能下降、加速性能较差,影响了汽车的驾驶性能和负荷能力。另外,由于天然气的腐蚀性、无润滑能力、发动机零部件热负荷高,零部件磨损加快,导致发动机寿命缩短。基于汽油/天然气两用燃料发动机存在的上述缺点,以及汽油机改装天然气发动机的成本低、技术可行性明显、存量大等优点,本次研究以天津丰田5A+型汽油发动机改造的汽油/天然气双燃料发动机为样机,建立仿真计算模型并进行可靠性验证,使用AVL-Fire软件进行三维燃烧仿真。油气比是汽油/天然气双燃料发动机的一个重要参数,其表征燃烧过程中汽油与天然气能量的比例关系,本文主要研究油气比对双燃料发动机燃烧特性以及排放特性的影响。研究结果表明,随着油气比的增大:平均缸内温度不断降低,最高燃烧温度相位呈现先延迟后提前的趋势,油气比为50%左右时相位最晚;最高燃烧压力增大,最高燃烧压力相位提前,在油气比75%-100%区间变化速率最大;最大压力升高率增大且在0%-50%区间变化较快,最大压力升高率相位不断提前,且50%的油气比为其变化速率由快到慢的转折点;燃烧生成的CO以及CO2不断增多,油气比为0%-25%的范围内增长速率较大;soot的排放呈现增大的趋势,50%的油气比为其上升速率变慢的转折点;N0的排放呈现下降的趋势,0%-25%油气比范围内的下降速率较低。
姜龙龙[5]（2018）在《分层稀燃CNG直喷发动机混合气形成过程及燃烧过程的数值解析》文中研究说明近年来,随着经济的发展与环境问题的矛盾,越来越多的国家意识到需要采取有效措施来保护环境。汽车工业的发展与汽车数量的增加也大大恶化了环境问题,我们国家也采取了一些法律法规来缓解这些问题,有一个发展趋势就是取缔传统的发动机,采用天然气作为燃料的发动机。目前世界上对进气道喷射CNG以形成均质理论混合气的研究比较多,为此本文将缸内直喷和分层燃烧技术结合到CNG发动机中,研究了分层混合气的形成过程及燃烧过程。首先为了验证所选择的喷雾模型的正确性,进行了CNG喷射的纹影实验。用AVL Fire软件选择合适的喷雾子模型对CNG自由喷雾进行了模拟,结果表明试验和模拟的喷雾发展过程基本一致,从而验证了本论文所选择的喷雾模型的正确性。在验证了喷雾模型的正确性的前提下,利用三维建模软件建立了三种不同凹坑结构的发动机气缸实体模型。分别对这三种不同模型进行了网格划分,制作动态网格并设置初始条件和边界条件对三种模型分别进行了计算。在部分负荷工况（2000rpm）工况条件下分别对三种不同模型进行了分层混合气的数值解析,确定了三种不同模型的喷油时刻并进行了比较,选择第一种凹坑结构模型进行了均质混合气的解析,确定了最佳喷油时刻。在壁面引导模式下,对第一种模型的CNG直喷发动机缸内分层稀薄燃烧的过程进行了数值解析。解析结果显示,在10°CA BTDC和15°CA BTDC较晚的点火时刻下燃烧过程发展滞后,燃烧放热率也比较低;在25°CA BTDC和30°CA BTDC较早的点火时刻下燃烧比较快速,但是燃烧放热率相对较低;在20°CA BTDC的点火时刻下燃烧速度较快,而且燃烧放热率达到最高,由示功图再次验证了20°CA BTDC的点火时刻时燃烧性能良好。对不同点火时刻下的CO和NO排放进行了分析,对产生CO的低温缺氧条件进行了解释,对产生NO的高温富氧条件进行了说明。对第一种模型的CNG直喷发动机均质燃烧过程进行了数值解析。解析结果显示,在20°CA BTDC和25°CA BTDC较晚的点火时刻下燃烧过程发展滞后,燃烧放热率也比较低;在35°CA BTDC较早的点火时刻下燃烧比较快速,但是燃烧放热率相对较低;在30°CA BTDC的点火时刻下燃烧速度较快,而且燃烧放热率达到最高。对均质理论混合气的燃烧过程中的CO和NO排放进行了分析,并与分层稀薄燃烧的CO和NO排放进行了比较和分析。
刘廷[6]（2016）在《增压车用天然气发动机增压器匹配及性能优化》文中认为随着石油短缺和环境污染问题的日益突出,发展车用发动机代用燃料显得越来越重要。本文通过数值模拟软件GT-Power对某公司的一款1.5L CNG（压缩天然气）发动机进行了涡轮增压器的匹配及性能优化。首先,运用GEM3D工具离散化的方法建立了某1.5L自然吸气车用天然气发动机GT-Power仿真模型,该建模方法能够提高建模效率和建模精度,经用试验数据对模型进行校核,模型最大误差为3.64%,满足工程应用要求。在自然吸气天然气发动机计算模型的基础上建立了涡轮增压发动机模型。利用该模型对由两个涡轮机A、B和三个压气机C、D、E相互组合的六种涡轮增压器匹配方案分别进行了计算,综合分析了六种方案与发动机的匹配情况,最终确定由涡轮机A和压气机E组合的方案3为最优方案。接着对涡轮增压器方案3进行了台架试验,试验结果表明增压发动机的最大扭矩为190.8N.m（2800r/min）,最大功率为85.9k W（5200r/min）,达到了预期性能开发目标值。将模拟值与试验值进行对比,模拟值最大误差小于5%,在工程应用允许误差范围内。最后,用DOE（design of experiment）试验设计工具对增压发动机的点火提前角进行了优化,优化后发动机在缸内最大爆发压力和涡前排气温度的限制下扭矩最大提高了9.3%。优化了发动机外特性和2800r/min部分负荷时不同压缩比下的点火提前角,在外特性下受缸内最大爆发压力和涡前排气温度的限制,随着压缩比的增大,发动机扭矩略有增大,燃气消耗率略有降低,缸内最大爆发压力和涡前排气温度在低转速段变化较明显,在中高转速段则无明显的变化。2800r/min部分负荷时,发动机随压缩比的增大,扭矩和缸内最大爆发压力均增大,燃气消耗率和涡前排气温度均减小。最终确定最优压缩比为12。对发动机过量空气系数进行了计算分析,同时优化了发动机不同过量空气系数时的点火提前角,燃气消耗率随过量空气系数的增大大致呈现先减小后增大的趋势,得出过量空气系数为1.1时发动机具有最佳经济性。
黄丫[7]（2015）在《缸内直喷CNG发动机稀薄燃烧特性的研究》文中研究表明随着世界人口的增长、汽车工业和经济的不断发展,全球石油资源短缺和环境污染问题变得日益严峻,人们开始逐渐意识到调整汽车工业能源结构的重要性,并积极寻找相对储量更大、更清洁的新燃料。天然气作为一种新燃料,从储量上看是世界上继煤和石油之后的第三大天然能源;从环保方面看,天然气是一种清洁燃料,在其完全燃烧时和汽油相比HC排放减少72%、NOx排放降低39%、CO排放减少97%,和柴油相比SO2排放降低90%、碳烟排放减少93%;因此,压缩天然气（CNG）已经成为理想的内燃机代用燃料。随着CNG在汽车发动机中的广泛应用,CNG发动机技术得到了迅速发展,目前国内外的研究热点集中在缸内直喷供气技术和稀薄燃烧技术上:缸内直喷技术具有当量比控制精确、充气效率高以及稀燃极限范围广易于实现稀薄燃烧的优点;稀薄燃烧技术有利于提高发动机的热效率,较低的混合气浓度降低了燃烧温度,减少了燃烧产物的分解,有利于燃料的完全燃烧,从而降低发动机的CO、HC和NOx排放。本文基于中国博士后科学基金项目（2013M541295）《缸内直喷CNG发动机稀薄燃烧火焰传播机理研究》,结合课题组成员前期在国外针对缸内直喷CNG光学试验样机进行的缸内直喷CNG发动机火焰传播过程可视化试验研究的结果,利用计算机数值建模仿真计算,深入研究缸内直喷CNG发动机不同喷射方式和不同点火方式对气缸内混合气浓度场、火焰传播特性、温度场以及NO生成速率等三维微观物理场的变化规律;结合样机的燃烧放热规律、示功图以及NO生成量的测试结果,研究了当量比、喷射位置、喷射定时和点火方式等参数对火焰传播机理和NO生成规律的影响,给出提高火焰传播速度、燃烧稳定性、燃烧热效率以及降低NO排放的有效途径。在此基础上,结合来自企业的横向课题《2.0L高压共轨柴油机燃烧系统开发》（2011220101001190）项目,利用在CNG发动机试验样机上通过数值仿真计算研究确定的CNG燃料喷气模型及其混合燃烧模型,以及在开发2.0TCI高速直喷柴油机燃烧系统过程中该发动机实际运行工况条件（如实际转速下的进气状态、温度条件等）作为将2.0TCI柴油机改装成CNG发动机时进行仿真计算的边界条件,并对仿真模型和算法进行相应的调整并通过验证之后,以数值仿真实验方法研究了燃烧室形状、转速和压缩比等CNG发动机参数对气缸内气流运动模式的影响,并以此为基础结合一定的喷射方式和点火方式,分析研究了这三种不同条件下混合气形成的动态特性及其对发动机燃烧放热规律、气缸内微观物理场的变化规律以及NO生成规律的影响,由此提出2.0TCI柴油机改装成CNG发动机时燃烧系统结构的改进方案及改善发动机动力性、经济性与排放性能的途径。研究结果表明:在缸内直喷CNG发动机试验样机中:（1）在稀薄区域适当地提高当量比,可增大混合气浓度梯度,提升火焰传播速度、燃烧放热率和燃烧压力,从而使循环变动减小,稀薄燃烧过程更趋稳定,但同时气缸中燃烧温度的升高,导致NO的大量生成,如果当量比过大,会形成过浓混合气,反而使火焰传播特性变差,因此在实际应用中应适当地选取当量比;（2）采用双点不同时点火的点火方式,可以使先燃烧的火焰在受到气流牵引作用的基础上,再受到后点燃火焰的推动作用,由此可以使整体火焰传播的速度得到进一步提升,值得注意的是在发动机动力性相同条件下,单点点火的点火方式会产生更多的NO,采用两点点火,并减小点火提前角,可以在兼顾发动机动力性和经济性的条件下有效地降低NO排放;（3）喷射器相对于火花塞的位置对稀薄火焰的传播特性也具有一定影响,喷射器的喷射气流越靠近火花塞,越有利于火焰核心的形成以及火焰的传播;（4）在喷气量和点火方式一定时,喷射时刻主要影响混合气的形成时间,从而影响缸内混合气浓度的分布特性,适当地提前喷射时刻,可延长混合气形成时间,使缸内形成的混合气趋于均匀,火焰传播速度变慢,放热速率和放热率峰值降低,从而降低缸内平均温度、温度梯度以及高温区域面积,由此减少NO的生成,反之迟后喷射时刻会使NO生成量增加;（5）在燃烧的急燃期火焰带上的温度非常高,远超过2000K,在混合气较浓的缺氧区也会生成少量的NO,这说明在混合气浓度场梯度分布的分层稀薄燃烧过程中,快速NO与Zeldovich NO都会生成,并且依赖于温度的Zeldovich热力NO并非在火焰带上生成,而是生成于火焰传播过后的高温富氧区;总之,在组织稀薄燃烧时,通过对喷气量,喷射时刻和点火方式进行优化匹配,可有效控制缸内形成的混合气的浓度梯度分布规律,从而有效控制火焰传播过程,达到在改善稀薄燃烧速度及稳定性的同时,有效地抑制NO生成的目的。在由2.0TCI高速直喷柴油机改装的CNG发动机中:（1）燃烧室凸台和缩口的设计对气缸内混合气形成过程中气流的运动模式有较大影响,进而影响燃烧特性。燃烧室底部中央形状为凹形斜坡且凸台较高时对气流的引导作用最好,燃烧室底部壁面附近的TKE最大;而底部中央为外凸形斜坡、凸台高度较低时对气流的引导效果次之;平底燃烧室的效果最差;燃烧室缩口比小于1时,对气流的引导作用良好,但点火时刻在火花塞处的混合气浓度场及湍流动能分布特性较差,不利于点火燃烧;如缩口采用扩口会减小挤流面积不利于火焰传播;缩口比等于1的直口型燃烧室效果最好,可以保证燃烧室内一定的湍流强度,且大TKE的区域分布在燃烧室壁面附近,这有利于壁面区域的混合气形成,有效提高火焰传播速度。（2）在不同转速下,燃烧室形状的差异会对燃烧特性产生影响:对于中间有凸台、缩口比小于等于1的燃烧室,转速对其火焰传播速度影响较大,随着转速的提高总燃烧期变长,以曲轴转角计的火焰传播速度减慢,从而引起燃烧放热率峰值下降;转速对直筒燃烧室发动机气缸内火焰传播速度的影响较小。（3）对缸内直喷CNG发动机增大压缩比时,气缸内更早形成更强的挤流且燃烧室容积更小,因此平均TKE更高,火焰传播速度更快,放热重心更靠近上止点,放热率峰值增大。但热效率随压缩比的提高并不是线性的,随着压缩比的增大燃烧放热率的增加量反而减小;而NO生成量的变化情况正好相反,即NO生成量的增量随压缩比的增大而增大,导致随压缩比增大NO生成量急剧增加。因此,适当提高压缩比能在NO排放增加不大的情况下提高动力性和经济性,但如果压缩比增加过大,则不仅发动机热效率提高有限同时还极大地增加了NO生成量,为此需要将CNG发动机的压缩比控制在合适的范围内。根据研究结果建议样机压缩比采用12。
卢潇[8]（2014）在《增压稀燃CNG发动机数值模拟及性能优化》文中提出自国家十二五规划中关于节能减排方案实施以来，替代燃料汽车尤其是天然气汽车已在全国得到更深入地推广使用，在推广的同时必然会对整车、零部件等提出更高的要求。天然气发动机是天然气汽车的核心零部件。天然气发动机主要包括CNG发动机与LNG发动机。CNG发动机以其制造成本低，排放污染物少等优点迅速发展，与此同时，对CNG发动机结构、工作过程优化及排放控制等方面的研究已成为当前研究热点。本文针对某型增压稀燃CNG发动机，通过数值模拟与实验相结合，对其结构参数和控制参数进行了优化，同时对其排放特性进行了实验研究。主要研究工作分为以下四个方面：1．计算模型的搭建与验证：本文根据热力学、发动机基本原理及气体动力学等基本知识，根据发动机实际台架布置情况，运用AVL-BOOST软件搭建了CNG发动机一维工作过程计算模型。模型主要包括气缸、管路、增压器、中冷器、空气滤清器等部件。根据相关实验数据验证了所搭建的模型，外特性动力性经济性校模的误差小于5%。2．增压稀燃CNG发动机结构参数优化：本文采用数值模拟方法分析了结构参数（压缩比和配气相位）对CNG发动机扭矩、气耗、缸内最高爆发压力等的影响规律。根据影响规律及开发要求，优化出发动机的压缩比范围，并确定了发动机的配气相位。优化后的压缩比和配气相位满足了发动机动力性、经济性及排温等性能要求。3．增压稀燃CNG发动机控制参数优化：本文采用数值模拟方法分析了控制参数（点火提前角和空燃比）对CNG发动机的扭矩、气耗、排温等的影响规律。结合影响规律及性能提升要求，优化出点火提前角和空燃比范围。结合试验分析，优化出最终的点火提前角和空燃比。优化后的点火提前角和空燃比在原机以满足开发性能要求的基础上，进一步提高了发动机动力性、经济性及降低排温等性能。4．增压稀燃CNG发动机排放特性研究：本文采用台架试验的方法，在稳态工况下分别改变实验样机的点火提前角和过量空气系数，测量了相应的主要排放物CH4和NOx浓度，得到了以上两个控制参数对增压稀燃CNG发动机主要排放物的影响规律。
晏娟[9]（2014）在《压缩天然气（CNG）发动机的改装及性能研究》文中指出石油资源供给短缺和环境污染日益严重的双重压力促进了内燃机领域内新型燃料的探索和开发。天然气在世界范围内的储量丰富、成本低廉，是一种理想的发动机燃料。本文拟研究并分析压缩天然气（CNG）在发动机上应用时的性能变化规律。首先对CNG发动机的基本结构和运行原理进行分析概述，以考察、研究天然气的理化特性为切入点，选择在JL4JB1柴油机原型机上，改装出天然气发动机，同时为天然气发动机设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统以及后处理系统，以满足天然气在发动机上的相关燃用要求。然后在对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行标定的基础上，提出部分负荷采用闭环控制、全负荷采用开环控制的基本控制策略。最后对天然气发动机开展台架试验研究，分析天然气发动机的负荷特性、速度特性以及万有特性场，并综合评价改装后的天然气发动机性能表现。论文主要研究内容如下：1)阐述天然气资源的分布情况，分析天然气汽车的发展概况和天然气发动机发展的意义；对压缩天然气发动机的基本原理展开介绍，综述发动机主要的性能指标概念。2)在综合分析天然气理化特性的前提下，选择以JL4JB1柴油机为原型机来改装天然气发动机，同时为天然气发动机改装设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统、后处理系统和燃烧系统。3)对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行试验标定，并确定天然气发动机的基本控制策略。4)对天然气发动机的速度特性、负荷特性、万有特性进行试验研究，并评价天然气发动机的综合性能。研究结果表明，论文进行的天然气发动机改装合理，成功地实现了CNG发动机的运行，并提升了发动机的综合性能。
袁荣棣[10]（2012）在《基于模型的压缩天然气发动机电控关键技术研究》文中研究指明压缩天然气（Crushed Natural Gas，CNG）发动机因其低排放、低成本被广泛应用做代用燃料汽车动力总成。发动机电控技术通过精确控制进气流量、燃料喷射和点火，大幅提升发动机综合性能，是动力总成技术的核心和热点之一。目前国内燃气发动机电控核心技术缺失，主要产品及平台均被国外公司垄断，严重制约了自主品牌及核心产业的发展。本文针对CNG发动机电控中的建模、控制、排放优化及开发平台等关键技术进行了全面、深入的分析研究。根据发动机多输入多输出非线性混杂系统特征，建立了面向发动机控制、仿真、排放标定的高集成度CNG发动机平均值模型；基于模型和线性反馈技术，采用一种改进的非线性变换架构进行解耦；针对转速控制回路，提出基于非线性回退方法（Backstepping）的CNG发动机转速控制算法；基于离散滑模非线性观测器，提出一种离散变结构空燃比控制方法。建立了基于V模式和虚拟仪器技术的CNG发动机电控单元开发平台，基于平台完成建模仿真、代码生成、虚拟标定和排放优化，开发了控制器快速原型。本文主要工作如下：（1）针对离散变结构时滞系统，提出一种基于变指数趋近律调节因子的趋近律，使系统运动快速收敛且抖振幅度较小，为离散滑模应用于非线性发动机控制奠定良好基础。通过合理选择指数收敛项的变调节因子和平移项幅值关联因子，系统运动到达准滑动模态区前符合指数趋近律；进入滑动模态区后，抖振幅值遵循指数规律收敛。证明了采取双曲正切及反双曲正切函数作为趋近律调节因子的可行性，提出参数估值方法。将此趋近律应用于离散状态时滞系统，实验结果表明具有较好的收敛特性及低抖振频率。（2）针对目前CNG发动机实时模型价格昂贵且底层接口不开放，建立了高集成度、面向电控开发用CNG发动机平均值模型。模型集成了涡轮增压、电子节气门、进气歧管、动力输出及排放等子系统，能够描述EGR、中冷器、缸内工作过程、CNG供给、减压阀及传感器组等辅助环节。基于温差气体定容混合过程的CNG发动机进气歧管方程和燃料喷射延时计算方法建模，具有较高精度及实时性，大幅降低开发成本，接口开放，满足二次开发需要。（3）针对CNG发动机的转速与空燃比控制进行了研究，提出一种基于离散滑模进气流量观测器的空燃比学习控制算法。首先采用一种基于李导数的解耦方法对CNG发动机进行转速与空燃比解耦控制。对CNG发动机仿射非线性模型进行变换，满足相对阶数向量及输出方程李括号矩阵非奇异的条件，通过线性反馈实现解耦。其次，提出一种基于非线性模型和Backstepping方法的滑模变结构转速控制。选择转速误差与进气流量误差组成二维滑模面，利用虚拟控制变量和分层子系统，保证系统条件稳定性的前提下设计控制律。实验结果表明，相比自适应PID控制，具有较高度响应速度及鲁棒性。采用离散滑模进气流量观测器和进气流量延时补偿，设计CNG喷射控制律，实现空燃比瞬态过程进气流量的补偿与学习，与量产ECU广泛采用的PI控制相比，具有更高控制精度和鲁棒性。（4）针对目前排放优化与控制参数标定主要依靠台架实验的现状，提出一种基于混沌粒子群优化的CNG发动机控制参数虚拟标定和排放优化方法。通过混沌的随机不确定性和粒子群空间寻优快速收敛的特性，第一轮优化基于台架数据，校验排放模型。第二轮优化基于开发平台和排放模型进行虚拟标定，优化控制参数，对发动机工况点进行了控制参数优化。与传统的13点工况法相比，排放优化效率大幅提高，有效降低优化费用。（5）建立了一个基于虚拟仪器技术和V模式的CNG发动机电控ECU开发专用平台。平台支持Matlab/Simulink建模、硬件在环仿真、代码生成、标定和ECU功能测试功能，提供可定制化的界面及测试流程，实现了逻辑层与驱动层分离。利用平台完成了32位ECU原型的建模仿真、HIL测试、功能测试、虚拟标定和代码生成工作。建立了一套CNG发动机ECU控制软件的实时逻辑。利用Matlab/Simulink软件建立了进气，CNG喷射和点火系统控制逻辑，对控制算法进行实时性工程化处理。逻辑具备诊断、跛行回家等功能。通过自动代码生成工具，支持第三方开发的ECU原型，实现了逻辑层与任务调度层、驱动层及硬件分离的结构。平台大幅度提升了CNG发动机ECU的开发效率，降低了开发成本。论文的主要创新点：1、提出一种新的面向电控开发的CNG发动机平均值模型。2、提出一种基于CNG发动机进气流量离散滑模观测器和线性反馈的空燃比控制方法。将仿射非线性的精确线性化反馈解耦和基于模型的CNG发动机转速非线性算法应用于CNG发动机控制。3、建立了CNG发动机电控ECU开发平台。基于专用平台进行建模、仿真、虚拟标定及代码生成，开发了ECU快速原型。将一种改进的混沌粒子群算法应用于CNG发动机虚拟标定和排放优化。综上所述，论文对CNG发动机的建模、控制、优化和ECU开发平台理论及应用进行了深入研究，控制模型精度较高，控制算法鲁棒性及实时性优于现有产品，建模方法、控制算法及开发平台为CNG发动机ECU产业化奠定良好基础。针对开发过程中遇到的实际问题和不足，提出了未来改进的方向。
二、恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究（论文提纲范文）
（1）替代燃料对发动机动力性及排放的影响（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 发动机模型的建立与校准 |
| 1.1 发动机模型建立 |
| 1.2 发动机模型标定 |
| 2 不同燃料对发动机动力性和排放的影响 |
| 2.1 汽油和CNG燃料对发动机性能影响 |
| 2.1.1 发动机动力性影响 |
| 2.1.2 发动机排放影响 |
| 2.2 Gr和G25燃料对发动机动力性和排放的影响 |
| 2.2.1 动力性对比 |
| 2.2.2 排放对比 |
| 3 以CNG为燃料时发动机动力性优化 |
| 3.1 点火提前角对动力性的影响 |
| 3.2 进气提前角对动力性的影响 |
| 3.3 动力性优化 |
| 4 结 论 |
（2）CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.1.1 能源问题 |
| 1.1.2 环境问题 |
| 1.2 复合喷射内燃机概况 |
| 1.3 CNG在内燃机上的应用概况 |
| 1.3.1 CNG燃料特性及优缺点 |
| 1.3.2 CNG内燃机研究现状 |
| 1.3.3 CNG/汽油内燃机存在问题 |
| 1.4 课题研究内容与意义 |
| 1.4.1 选题目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 试验设备和研究方法 |
| 2.1 试验内燃机介绍 |
| 2.2 试验测量仪器 |
| 2.2.1 测功机与测控平台 |
| 2.2.2 尾气分析仪 |
| 2.2.3 燃烧分析仪 |
| 2.2.4 颗粒物取样分析仪 |
| 2.2.5 Lambda测试仪 |
| 2.2.6 油耗仪 |
| 2.3 电控平台 |
| 2.4 试验方法 |
| 2.4.1 实验方案 |
| 2.4.2 混合料比燃例控制方法 |
| 2.4.3 热值损耗分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 化学计量空燃比下CNG/汽油复合喷射内燃机性能研究 |
| 3.1 CNG直喷比对不同工况下内燃机性能的影响 |
| 3.1.1 燃烧性能分析 |
| 3.1.2 气体排放分析 |
| 3.1.3 微粒排放分析 |
| 3.2 CNG直喷时刻与点火正时的配合对内燃机性能的影响 |
| 3.2.1 燃烧特性分析 |
| 3.2.2 气体排放分析 |
| 3.2.3 微粒排放分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 稀燃条件下CNG直喷策略对复合喷射内燃机性能的影响.. |
| 4.1 燃烧特性分析 |
| 4.2 气体排放分析 |
| 4.3 微粒排放分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全文总结和工作展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）大缸径双火花塞天然气发动机缸内燃烧特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 天然气发动机发展现状 |
| 1.2.1 天然气燃料的理化特性及优势 |
| 1.2.2 天然气发动机的发展历程 |
| 1.2.3 天然气发动机国内外研究现状 |
| 1.3 天然气发动机相关技术概述 |
| 1.3.1 稀薄燃烧技术 |
| 1.3.2 快速燃烧技术 |
| 1.3.3 废气再循环技术 |
| 1.4 双火花塞国内外研究现状 |
| 1.4.1 双火花塞国外研究现状 |
| 1.4.2 双火花塞国内研究现状 |
| 1.5 发动机可视化测试技术概述 |
| 1.5.1 发动机可视化测试技术发展现状 |
| 1.5.2 数字图像处理技术介绍 |
| 1.5.3 双色测温法研究现状 |
| 1.6 数值模拟技术发展与应用 |
| 1.7 主要研究内容和论文结构 |
| 第2章 基于定容燃烧弹的可视化试验平台设计 |
| 2.1 可视化试验平台工作原理 |
| 2.2 基于定容燃烧弹的试验系统 |
| 2.2.1 定容燃烧弹设计 |
| 2.2.2 进排气系统 |
| 2.2.3 加热温控系统 |
| 2.3 点火系统 |
| 2.3.1 点火系统的组成 |
| 2.3.2 双点火系统的调试 |
| 2.4 数据采集系统 |
| 2.4.1 压力采集系统 |
| 2.4.2 火焰图像采集系统 |
| 2.5 燃烧图像与数据处理方法 |
| 2.5.1 燃烧图像处理 |
| 2.5.2 试验数据处理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 双火花塞点火天然气燃烧特性的试验研究 |
| 3.1 试验方案 |
| 3.2 点火方式对天然气燃烧特性的影响 |
| 3.2.1 单双点火对燃烧特性的影响 |
| 3.2.2 异步点火对燃烧特性的影响 |
| 3.3 初始压力对双点火天然气燃烧特性的影响 |
| 3.3.1 初始压力对火焰传播特性的影响 |
| 3.3.2 初始压力对燃烧过程的影响 |
| 3.3.3 初始压力对温度场的影响 |
| 3.4 初始温度对双点火天然气燃烧特性的影响 |
| 3.4.1 初始温度对火焰传播特性的影响 |
| 3.4.2 初始温度对燃烧过程的影响 |
| 3.4.3 初始温度对温度场的影响 |
| 3.5 燃空当量比对双点火天然气燃烧特性的影响 |
| 3.5.1 燃空当量比对火焰传播特性的影响 |
| 3.5.2 燃空当量比对燃烧过程的影响 |
| 3.5.3 燃空当量比对温度场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 双火花塞天然气发动机燃烧过程的仿真模型建立及模型验证 |
| 4.1 发动机基本参数 |
| 4.2 发动机数值模型的建立 |
| 4.2.1 三维几何模型的建立 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.3 计算模型的选取 |
| 4.3.1 湍流模型 |
| 4.3.2 燃烧模型 |
| 4.3.3 点火模型 |
| 4.3.4 NO_x生成模型 |
| 4.4 计算方法 |
| 4.5 初始条件和边界条件的确定 |
| 4.6 计算模型的验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 双火花塞位置与点火能量对天然气发动机燃烧过程的影响 |
| 5.1 双火花塞位置对天然气发动机燃烧过程的影响 |
| 5.1.1 双火花塞位置对天然气发动机性能的影响 |
| 5.1.2 双火花塞位置对火焰面密度的影响 |
| 5.1.3 双火花塞位置对温度场的影响 |
| 5.1.4 双火花塞位置对NO_x分布的影响 |
| 5.2 单双点火模式下天然气发动机的性能对比 |
| 5.2.1 单双火花塞点火对天然气发动机性能的影响 |
| 5.2.2 单双火花塞点火的火焰面密度对比 |
| 5.2.3 单双火花塞点火的缸内温度场对比 |
| 5.2.4 单双火花塞点火的缸内NO_x质量分数对比 |
| 5.3 点火能量对双火花塞点火天然气发动机燃烧过程的影响 |
| 5.3.1 点火能量对双火花塞点火天然气发动机性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 点火策略对双火花塞点火天然气发动机燃烧过程的影响研究 |
| 6.1 不同点火策略下点火正时的仿真研究 |
| 6.1.1 双火花塞不同点火策略点火正时的优化方案 |
| 6.1.2 同步点火点火正时对CNG发动机燃烧过程的影响 |
| 6.1.3 异步点火点火正时对CNG发动机燃烧过程的影响 |
| 6.2 不同点火策略最佳点火正时的发动机性能对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 双火花塞天然气发动机整机性能研究 |
| 7.1 EGR率对双火花塞点火天然气发动机燃烧过程的影响 |
| 7.1.1 EGR率对天然气发动机性能的影响 |
| 7.1.2 EGR率对火焰面密度的影响 |
| 7.1.3 EGR率对温度场的影响 |
| 7.1.4 EGR率对NO_x分布的影响 |
| 7.2 最佳EGR率下的双点火与单点火时的发动机性能对比 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）油气比对汽油天然气双燃料发动机燃烧特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 天然气是最现实的石油替代燃料之一 |
| 1.1.3 天然气在内燃机上的应用 |
| 1.1.4 汽油天然气发动机 |
| 1.2 国内外汽油天然气发动机的研究情况 |
| 1.2.1 国外研究情况 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 开发汽油天然气发动机的必要性及主要问题 |
| 1.4 本课题的提出和研究的主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 发动机燃烧过程仿真的数学模型 |
| 2.1 CFD辅助发动机技术 |
| 2.2 数值模拟计算原理 |
| 2.3 数值模拟计算模型 |
| 2.3.1 湍流模型 |
| 2.3.2 点火模型 |
| 2.3.3 燃烧模型 |
| 2.3.4 排放模型 |
| 2.4 数值计算方法 |
| 2.4.1 有限容积法 |
| 2.4.2 SIMPLE算法 |
| 2.5 数值模拟准确性验证 |
| 2.6 本章小节 |
| 3 发动机单缸计算模型的建立及验证 |
| 3.1 单缸燃烧模型建立 |
| 3.1.1 计算网格划分 |
| 3.1.2 初始条件及参数设定 |
| 3.2 计算模型可靠性验证 |
| 3.3 小结 |
| 4 油气比对发动机燃烧特性的影响 |
| 4.1 油气比对发动机缸内温度特性的影响 |
| 4.1.1 三维温度场 |
| 4.1.2 温度特性 |
| 4.2 油气比对发动机缸内压力特性的影响 |
| 4.2.1 缸内燃烧压力及其最高燃烧压力 |
| 4.2.2 压力升高率及其最大压升率 |
| 4.3 油气比对发动机缸内放热规律的影响 |
| 4.3.1 瞬时放热率及其最大放热率 |
| 4.3.2 累计放热量及其最大放热量 |
| 4.4 油气比对燃烧参数的影响 |
| 4.4.1 初始放热时刻CA10 |
| 4.4.2 主放热时刻CA50 |
| 4.4.3 放热终了时刻CA90 |
| 4.5 油气比对火焰传播速度的影响 |
| 4.6 小结 |
| 5 油气比对排放特性的影响 |
| 5.1 CO_2排放 |
| 5.2 NO排放 |
| 5.3 Soot排放 |
| 5.4 CO排放 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 论文的不足之处 |
| 7 参考文献 |
| 8 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 9 致谢 |
（5）分层稀燃CNG直喷发动机混合气形成过程及燃烧过程的数值解析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 CNG燃料特征 |
| 1.3 CNG发动机分类 |
| 1.3.1 按照燃料使用情况分类 |
| 1.3.2 按照混合气引燃方式分类 |
| 1.3.3 按照CNG供气方式分类 |
| 1.4 CNG直喷发动机国内外研究现状 |
| 1.4.1 CNG直喷发动机实验研究 |
| 1.4.2 CNG直喷发动机模拟研究 |
| 1.4.3 CNG直喷发动机的发展阶段 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第2章 基本理论 |
| 2.1 CFD微分方程离散化方法 |
| 2.1.1 有限体积法 |
| 2.1.2 SIMPLE算法 |
| 2.2 基本控制方程及理论 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 湍流模型的发展 |
| 2.3.2 湍流固壁边界的壁函数 |
| 2.4 喷雾模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 四冲程CNG直喷发动机混合气形成过程的数值解析 |
| 3.1 直喷发动机分层稀薄燃烧技术 |
| 3.1.1 缸内直喷技术的发展 |
| 3.1.2 分层稀薄燃烧技术的发展 |
| 3.2 验证计算方法和喷雾模型的正确性 |
| 3.2.1 天然气喷射的纹影实验 |
| 3.2.2 天然气喷雾模拟 |
| 3.3 CNG直喷发动机混合气形成过程的数值解析 |
| 3.3.1 计算模型的建立与网格划分 |
| 3.3.2 分层混合气解析结果与对比 |
| 3.3.3 均质混合气解析结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CNG发动机燃烧与排放过程的数值解析 |
| 4.1 燃烧模型的选择 |
| 4.2 分层燃烧及排放结果解析 |
| 4.2.1 缸内温度场和浓度场模拟结果与分析 |
| 4.2.2 燃烧放热率与示功图的结果与分析 |
| 4.2.3 排放结果分析 |
| 4.3 均质燃烧及排放结果解析 |
| 4.3.1 缸内温度场和浓度场模拟结果与分析 |
| 4.3.2 均质燃烧放热率的结果与分析 |
| 4.3.3 均质燃烧排放结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间论文发表 |
（6）增压车用天然气发动机增压器匹配及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 石油短缺问题 |
| 1.1.2 环境污染问题 |
| 1.2 压缩天然气（ CNG）作为代用燃料的概述 |
| 1.2.1 代用燃料的要求 |
| 1.2.2 压缩天然气作为代用燃料的特点 |
| 1.3 天然气发动机技术现状 |
| 1.3.1 单燃料CNG发动机的主要技术形式 |
| 1.3.2 轿车用单燃料CNG发动机增压 |
| 1.3.3 国内外对增压天然气发动机的研究 |
| 1.4 课题研究的目的和主要内容 |
| 第2章 自然吸气天然气发动机模型的建立和验证 |
| 2.1 建模相关理论 |
| 2.1.1 缸内工作过程关系式 |
| 2.1.2 节气门及进排气阀流量系数计算关系式 |
| 2.1.3 湍流火焰燃烧模型 |
| 2.1.4 缸内传热模型 |
| 2.2 自然吸气天然气发动机建模 |
| 2.2.1 发动机主要技术参数 |
| 2.2.2 建模过程 |
| 2.3 模型的校核 |
| 2.3.1 充气效率的校核 |
| 2.3.2 整机模型的校核 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 车用天然气发动机涡轮增压器的匹配 |
| 3.1 增压发动机模型的建立 |
| 3.1.1 涡轮增压器模型 |
| 3.1.2 废气旁通阀模型 |
| 3.1.3 整机模型建立 |
| 3.2 增压器匹配计算 |
| 3.2.1 增压器匹配的要求 |
| 3.2.2 增压器匹配方案 |
| 3.2.3 增压器匹配方案优选 |
| 3.3 增压器匹配试验验证 |
| 3.3.1 发动机进气流量验证 |
| 3.3.2 增压器与发动机联合运行线验证 |
| 3.3.3 发动机外特性验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 增压车用天然气发动机参数优化探讨 |
| 4.1 点火提前角优化 |
| 4.1.1 点火提前角优化准则 |
| 4.1.2 点火提前角优化数学模型 |
| 4.1.3 点火提前角优化过程 |
| 4.1.4 点火提前角优化前后发动机性能对比 |
| 4.2 压缩比优化 |
| 4.2.1 不同压缩比时点火提前角优化 |
| 4.2.2 不同压缩比时外特性对比 |
| 4.2.3 部分负荷时不同压缩比性能变化 |
| 4.2.4 最佳压缩比确定 |
| 4.3 稀燃时过量空气系数优化 |
| 4.3.1 不同过量空气系数时点火提前角优化 |
| 4.3.2 不同过量空气系数时外特性对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 全文结论及展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和获得成果 |
| 致谢 |
（7）缸内直喷CNG发动机稀薄燃烧特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 车用发动机燃料现状与发展趋势 |
| 1.1.1 传统发动机燃料现状 |
| 1.1.2 CNG作为发动机燃料的特点与优势 |
| 1.2 CNG发动机的技术现状 |
| 1.2.1 CNG发动机分类 |
| 1.2.2 国内外CNG发动机的研究现状 |
| 1.3 缸内直喷稀薄燃烧技术的发展趋势 |
| 1.4 本文的研究内容及意义 |
| 1.4.1 本论文的主要研究内容 |
| 1.4.2 本论文的研究意义 |
| 第2章 缸内直喷CNG发动机试验与仿真研究方案 |
| 2.1 缸内直喷CNG发动机试验样机 |
| 2.2 CNG发动机仿真研究的意义和必要性 |
| 2.2.1 内燃机仿真研究的意义 |
| 2.2.2 CNG发动机仿真研究的必要性 |
| 2.3 缸内直喷CNG发动机试验样机仿真模型 |
| 2.3.1 仿真模型网格划分 |
| 2.3.2 仿真初始条件及边界条件 |
| 2.4 数值计算模型 |
| 2.4.1 基本控制方程 |
| 2.4.2 湍流模型 |
| 2.4.3 燃烧模型 |
| 2.4.4 喷雾模型 |
| 2.4.5 NO生成模型 |
| 2.4.6 Soot生成模型 |
| 2.5 缸内直喷CNG发动机试验样机仿真试验数据验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 CNG发动机稀薄燃烧火焰传播机理 |
| 3.1 当量比对稀薄燃烧特性的影响 |
| 3.1.1 当量比对混合气形成的影响 |
| 3.1.2 当量比对火焰传播过程的影响 |
| 3.1.3 当量比对发动机性能的影响 |
| 3.2 喷射位置对稀薄燃烧特性的影响 |
| 3.2.1 喷射位置对火焰传播过程的影响 |
| 3.2.2 喷射位置对发动机性能的影响 |
| 3.3 喷射定时对稀薄燃烧特性的影响 |
| 3.3.1 喷射定时对混合气体形成时间的影响 |
| 3.3.2 喷射定时对混合气浓度的影响 |
| 3.3.3 喷射定时对火焰传播过程的影响 |
| 3.3.4 喷射定时对发动机性能的影响 |
| 3.4 点火方式对稀薄燃烧特性的影响 |
| 3.4.1 点火方式对火焰传播过程的影响 |
| 3.4.2 点火方式对发动机性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 CNG缸内直喷稀薄燃烧时NO的生成规律 |
| 4.1 当量比对NO生成规律的影响 |
| 4.1.1 当量比对混合气浓度场的影响 |
| 4.1.2 当量比对气缸内温度场的影响 |
| 4.1.3 当量比对NO生成规律的影响 |
| 4.2 喷射定时对NO生成规律的影响 |
| 4.2.1 喷射定时对混合气浓度场的影响 |
| 4.2.2 喷射定时对气缸内温度场的影响 |
| 4.2.3 喷射定时对NO生成规律的影响 |
| 4.3 点火方式对NO生成规律的影响 |
| 4.3.1 点火方式对混合气浓度场的影响 |
| 4.3.2 点火方式对混合气温度场的影响 |
| 4.3.3 点火方式对NO生成和排放的影响 |
| 4.4 NO生成机理的归纳 |
| 4.4.1 NO生成机理 |
| 4.4.2 CNG发动机混合气分层燃烧时NO的生成条件 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 CNG发动机使用参数对其燃烧特性的影响 |
| 5.1 2.0TCI高速直喷柴油机改装成CNG发动机的仿真模型 |
| 5.2 燃烧室形状对燃烧特性及排放的影响 |
| 5.2.1 燃烧室形状对缸内气流运动规律的影响 |
| 5.2.2 燃烧室形状对火焰传播过程的影响 |
| 5.2.3 燃烧室形状对NO生成规律的影响 |
| 5.3 转速的影响 |
| 5.3.1 转速对火焰传播过程的影响 |
| 5.3.2 转速对NO生成量的影响 |
| 5.4 压缩比的影响 |
| 5.4.1 压缩比对火焰传播过程的影响 |
| 5.4.2 压缩比对NO生成规律的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）增压稀燃CNG发动机数值模拟及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 CNG 的理化特性 |
| 1.3 CNG 发动机的特点 |
| 1.3.1 CNG 发动机的优点 |
| 1.3.2 CNG 发动机的缺点 |
| 1.4 CNG 发动机的研究现状 |
| 1.5 CNG 发动机数值模拟的研究现状 |
| 1.5.1 CNG 发动机数值模拟主要研究内容 |
| 1.5.2 CNG 数值模拟主要使用软件 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 增压稀燃 CNG 发动机台架及试验测试系统的建立 |
| 2.1 增压稀燃 CNG 发动机台架布置方案 |
| 2.2 试验用 CNG 燃料 |
| 2.3 数据采集系统 |
| 2.4 标定系统 |
| 2.5 试验用燃烧分析仪 |
| 2.6 CNG 发动机的控制系统部件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 CNG 发动机模型搭建与验证 |
| 3.1 基本理论 |
| 3.2 整机建模及参数设置 |
| 3.3 CNG 整机模型验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CNG 发动机结构参数优化 |
| 4.1 压缩比仿真优化 |
| 4.2 配气相位仿真优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 CNG 发动机控制参数优化 |
| 5.1 点火提前角仿真优化 |
| 5.2 空燃比仿真优化 |
| 5.3 点火提前角及空燃比试验优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 增压稀燃 CNG 发动机排放特性研究 |
| 6.1 点火提前角对 CNG 发动机排放生成物的影响 |
| 6.2 过量空气系数对 CNG 发动机排放生成物的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 全文工作总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（9）压缩天然气（CNG）发动机的改装及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 石油资源短缺 |
| 1.1.2 环境污染严重 |
| 1.1.3 中国资源的结构 |
| 1.2 天然气汽车的发展概况 |
| 1.2.1 国外发展概况 |
| 1.2.2 国内发展概况 |
| 1.3 天然气发动机发展背景 |
| 1.3.1 天然气发动机的分类 |
| 1.3.2 天然气发动机的发展背景 |
| 1.3.3 天然气发动机的研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 CNG 发动机的基本运行原理和性能指标 |
| 2.1 CNG 发动机概述 |
| 2.1.1 CNG 的技术指标 |
| 2.1.2 CNG 发动机基本原理 |
| 2.2 CNG 发动机的主要性能 |
| 2.3 CNG 发动机的基本使用特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 CNG 发动机的改装 |
| 3.1 天然气发动机改装原型机的确定 |
| 3.1.1 天然气的基本理化特性 |
| 3.1.2 改装原型机的确定 |
| 3.2 天然气发动机的改装设计 |
| 3.2.1 天然气供给系统改装设计 |
| 3.2.2 进排气系统改装设计 |
| 3.2.3 点火系统改装设计 |
| 3.2.4 后处理系统改装设计 |
| 3.2.5 燃烧系统改装设计 |
| 3.2.6 改装后天然气发动机基本概况 |
| 3.3 天然气发动机的基本控制策略 |
| 3.3.1 基本点火提前角的确定 |
| 3.3.2 充气系数的标定 |
| 3.3.3 基本控制策略的确定 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 CNG 发动机的性能试验研究 |
| 4.1 试验体系 |
| 4.1.1 试验台架和试验设备 |
| 4.1.2 试验方法 |
| 4.2 试验结果和分析 |
| 4.2.1 天然气发动机速度特性 |
| 4.2.2 天然气发动机的负荷特性 |
| 4.2.3 天然气发动机的万有特性 |
| 4.3 天然气发动机性能评价 |
| 4.3.1 发动机基本性能指标对比 |
| 4.3.2 升功率和比功率对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全文总结和展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间所发表论文 |
（10）基于模型的压缩天然气发动机电控关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 新能源汽车现状 |
| 1.3 CNG 发动机发展现状 |
| 1.3.1 点燃式 CNG 发动机的优缺点 |
| 1.3.2 CNG 发动机性能提升的技术路线 |
| 1.4 CNG 发动机电控技术发展 |
| 1.4.1 CNG 发动机电控目标 |
| 1.4.2 CNG 发动机电控理论架构 |
| 1.4.3 CNG 发动机建模技术现状 |
| 1.4.4 CNG 发动机控制理论及应用现状 |
| 1.4.5 排放优化技术现状 |
| 1.4.6 控制器开发平台现状 |
| 1.5 CNG 发动机控制技术面临的难题 |
| 1.6 本文的主要创新点 |
| 1.7 本文组织结构 |
| 2 时滞离散系统滑模控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 滑模变结构控制基础 |
| 2.3 离散滑模变结构控制 |
| 2.3.1 系统描述 |
| 2.3.2 准滑动模态 |
| 2.3.3 离散滑模趋近律设计 |
| 2.3.4 离散滑模控制律设计 |
| 2.4 离散状态时滞滑模变结构控制 |
| 2.4.1 离散状态时滞数学描述 |
| 2.4.2 离散状态时滞系统滑模控制器设计 |
| 2.4.3 离散状态时滞系统稳定性分析 |
| 2.4.4 实验结果分析 |
| 2.5 小结 |
| 3 CNG 增压发动机建模 |
| 3.1 燃油发动机平均值模型 |
| 3.1.1 进气子系统 |
| 3.1.2 燃油喷射子系统 |
| 3.1.3 动力输出子系统 |
| 3.2 CNG 增压发动机平均值模型 |
| 3.2.1 涡轮增压器建模 |
| 3.2.2 电子节气门建模 |
| 3.2.3 进气子系统模型 |
| 3.2.4 CNG 喷射子系统 |
| 3.2.5 动力输出子系统模型 |
| 3.2.6 排放子系统模型 |
| 3.2.7 IO 接口及信号处理子系统模型 |
| 3.3 CNG 增压发动机缸内瞬态模型 |
| 3.4 模型验证 |
| 3.5 小结 |
| 4 CNG 发动机转速与空燃比控制 |
| 4.1 CNG 发动机非线性解耦控制技术 |
| 4.1.1 仿射非线性系统解耦算法框架 |
| 4.1.2 基于反馈线性化的 CNG 发动机多变量解耦框架 |
| 4.1.3 CNG 发动机电子节气门控制 |
| 4.1.4 基于线性化反馈的 CNG 发动机转速控制 |
| 4.1.5 HIL 台架实验结果分析 |
| 4.2 基于 Backstepping 方法的 CNG 发动机转速滑模控制 |
| 4.2.1 算法设计 |
| 4.2.2 实验结果分析 |
| 4.3 基于离散滑模观测器的空燃比控制 |
| 4.3.1 CNG 发动机空燃比模型 |
| 4.3.2 空燃比控制滑模观测器设计 |
| 4.3.3 稳定性分析 |
| 4.3.4 控制律设计 |
| 4.3.5 误差估计及学习控制 |
| 4.3.6 实验结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 CNG 发动机控制逻辑及排放优化 |
| 5.1 CNG 发动机控制逻辑 |
| 5.1.1 工况判断 |
| 5.1.2 空气流量计算逻辑 |
| 5.1.3 喷油脉宽计算逻辑 |
| 5.1.4 点火角计算逻辑 |
| 5.2 基于枚举试验法的排放优化 |
| 5.3 基于混沌粒子群发动机排放控制优化 |
| 5.3.1 粒子群简介 |
| 5.3.2 混沌粒子群优化算法 |
| 5.3.3 基于混沌粒子群的发动机排放优化算法 |
| 5.4 小结 |
| 6 CNG 发动机电控系统开发平台 |
| 6.1 CNG 发动机电控单元开发平台简介 |
| 6.2 发动机 ECU 实时仿真系统 |
| 6.2.1 CNG 发动机实时仿真系统软件结构 |
| 6.2.2 系统硬件结构 |
| 6.3 CNG 发动机 ECU 标定系统 |
| 6.4 CNG 发动机 ECU 功能测试系统 |
| 6.4.1 测试平台功能模块 |
| 6.4.2 软件设计整体框架 |
| 6.5 CNG 增压发动机 ECU 快速原型开发 |
| 6.5.1 点火及 CNG 喷射信号产生 |
| 6.5.2 ECU 实验结果 |
| 6.6 小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B. 作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
四、恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究（论文参考文献）
- [1]替代燃料对发动机动力性及排放的影响[J]. 侯献军,卢俊宇,邹斌,刘志恩,程财. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2020(03)
- [2]CNG/汽油复合喷射内燃机燃烧和排放研究[D]. 刘泽. 吉林大学, 2020(08)
- [3]大缸径双火花塞天然气发动机缸内燃烧特性研究[D]. 宋昌庆. 吉林大学, 2019(02)
- [4]油气比对汽油天然气双燃料发动机燃烧特性的影响[D]. 弓剑. 天津科技大学, 2019(07)
- [5]分层稀燃CNG直喷发动机混合气形成过程及燃烧过程的数值解析[D]. 姜龙龙. 山东建筑大学, 2018(02)
- [6]增压车用天然气发动机增压器匹配及性能优化[D]. 刘廷. 湖南大学, 2016(02)
- [7]缸内直喷CNG发动机稀薄燃烧特性的研究[D]. 黄丫. 吉林大学, 2015(06)
- [8]增压稀燃CNG发动机数值模拟及性能优化[D]. 卢潇. 吉林大学, 2014(10)
- [9]压缩天然气（CNG）发动机的改装及性能研究[D]. 晏娟. 江西农业大学, 2014(02)
- [10]基于模型的压缩天然气发动机电控关键技术研究[D]. 袁荣棣. 重庆大学, 2012(05)