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324

作者：

朱博

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摘要：

为了满足四代坦克对高强化发动机的需求,美,德等国都在积极开发能够适应四代坦克的高强化发动机.尤其是德国HPD柴油机的出现,对国外未来主战坦克的发展产生了极为重要的影响.目前,我国也在军用高强化柴油机领域进行了大量的研究.本文以国外某型高强化柴油机为目标样机,建立了高强化柴油机的工作过程仿真计算模型.并对该柴油机性能进行了仿真研究与分析,对其关键技术进行了分析,最后对该高强化柴油机的主要运行参数和结构参数进行了优化,进一步提高了其总体性能. 本文首先将柴油机划分成几个独立的物理模型,并用数学方法对其描述.应用AVL BOOST软件建立了该高强化柴油机工作过程仿真模型,用AVL MCC燃烧规律模型对缸内工作过程进行描述.并将计算结果和国外某型柴油机的性能指标进行对比.结果表明,该高强化柴油机工作过程仿真模型计算结果与国外某型柴油机性能指标误差很小. 在此基础上对该高强化柴油机标定工况进行了仿真计算,对其各项总体性能指标进行了预测分析.通过仿真计算,获得该柴油机缸内压力,温度,燃烧放热率等参数随曲轴转角的变化关系.在确定了高强化柴油机强化程度影响因素之后,对影响柴油机强化程度的运行参数和结构参数变化规律进行了研究.分别分析了进排气系统,喷油系统,压缩比,进气参数和转速对柴油机性能的影响,都得到了各个参数对柴油机性能影响的规律. 其次,针对高强化柴油机高速,高平均有效压力的性能要求,通过提高增压比,选择合适的配气相位和多气门技术提高了高强化柴油机一直偏低的过量空气系数.此外,高强化机型在低转速下柴油机的工作性能可能会恶化,因此,将可调涡轮增压技术和可变配气相位技术应用于该高强化柴油机.通过计算,分析了可调涡轮增压器叶片位置的变化对柴油机性能的影响,在此基础上得到了可调涡轮增压器在全工况范围内的叶片位置MAP图.在对各转速工况下的配气相位优化基础上,确定了可变配气相位的设计方案.研究表明,可变配气相位技术的应用使得低速区产生较高的功率和较低的燃油消耗率,提高柴油机的动力性和经济性. 最后对该高强化柴油机主要运行参数和结构参数进行了优化研究,应用MATLAB,C语言等工具建立了以标定工况下柴油机动力性最优为目标的高强化柴油机性能优化模型.分别对喷油提前角和压缩比,配气相位,进气歧管直径和进气管直径,排气歧管直径和排气管直径四组参数进行了优化.计算结果表明:优化后,该柴油机功率得到进一步的提高,最大爆发压力有一定程度的下降,性能得到提升.

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关键词：

高强化柴油机 燃烧放热率 可调涡轮增压 可变配气 结构性能优化 强化指标 非线性回归

学位级别：

硕士

学位年度：

2011

DOI：

10.7666/d.y1961143

被引量：

8