某型1.4L涡轮增压直喷汽油机的总体开发设计与性能仿真分析开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1) 论文选题的目的和意义

近年来,由于我国汽车保有量的快速增加,汽车尾气排放对环境的破坏越发严重。国务院在《节能与新能源汽车产业发展规划》中确定,到 2020 年,当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至 5.0 升/百公里,节能型乘用车燃料消耗量降至 4.5 升/百公里以下;商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。

目前,针对汽车的节能减排主要有两种方案。一种方案是发展新能源汽车,但目前新能源技术刚刚起步,许多问题还没解决,比如电动车的续航里程,城市相关的配套设施,电池技术的攻克等等。另一种则是对传统动力的汽车技术进行升级。其中缸内直喷技术、可变气门技术及涡轮增压技术引人瞩目,并逐渐成为了各大汽车企业研究的重点。其中,汽车涡轮增压直喷汽油机技术具有低排放、低油耗、高动力等优点,成为了当今发动机先进技术之一。

缸内直喷发动机与进气道喷射发动机相比,其优势主要有以下几个方面:

①动力性好:燃油在缸内气化产生的冷却效果用以及进气时只有新鲜空气,可提高充量系数,使得最大转矩可以提高 5%左右。

②经济性高:燃油在缸内冷却作用也可以使高负荷的爆燃倾向降低,提高压缩比,由此可使燃油消耗率改善 2%~5%。同时,在部分负荷时取消了节气门,降低泵气损失,并实现分层稀薄燃烧,可进一步降低油耗。

③排放性优越:缸内直喷发动机是将汽油直接喷人缸内,油气混合主要依靠喷雾和缸内空气运动。无须考虑冷启动时的低温环境,无须过量供油,因而 HC 排放低。

涡轮增压发动机与自然吸气发动机相比,具有如下突出优点:

①升功率大幅提高。目前市场上主流的自然吸气式发动机的升功率在 50kW/L左右,采用涡轮增压以后,涡轮增压发动机的升功率在 65kW/L 左右。

②燃油经济性得到提升。涡轮增压技术提高了发动机的强化程度,给整车带来轻量化的好处。在相同功率下,增压发动机的排量可以比自然吸气式发动机降低 18%~35%,燃油经济性则可提高10%左右。

③污染排放低,噪声低。采用增压技术后,由于燃烧充分,HC 和 CO 的排放率较低,而进一步采用增压中冷措施后,NOx 的排放率与非增压发动机大致相当。

④高原适应好。在高原地区工作时涡轮增压发动机功率下降要比非增压发动机小得多,增压后能够补偿高原地区下降的发动机功率。

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