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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管節(jié)油效果研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 仿真結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r／min時(shí)，長(zhǎng)度、內(nèi)徑和曲率分別為1410mm、28mm、26mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能有所改善。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并模擬相鄰兩個(gè)波紋間隔為20mm，波紋數(shù)為5個(gè)，波紋最小內(nèi)徑為22mm的波紋形排氣管性能。事實(shí)證明，發(fā)動(dòng)機(jī)性會(huì)達(dá)到更優(yōu)。它有效地起到阻礙氣流的作用，使氣缸內(nèi)的混合氣體充分燃燒，降低燃油消耗率，減少廢氣排放污染，可謂節(jié)能與環(huán)保一舉兩得。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來越大，因此，實(shí)現(xiàn)能源最大利用化已經(jīng)成為當(dāng)今能源科學(xué)急需解決的問題之一。節(jié)能車的發(fā)展已經(jīng)成為中國(guó)汽車技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。其中，排氣管作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不可或缺的組件，起著至關(guān)重要的作用。 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管長(zhǎng)度及形狀直接影響到汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和實(shí)用性。我們運(yùn)用AVL BOOST軟件建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析，可確定發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的最佳長(zhǎng)度、內(nèi)徑和曲率，然后設(shè)計(jì)出一種新型的波紋形排氣管，可以有效地起到阻礙氣流的作用。這種排氣管有以下突出優(yōu)點(diǎn)： 1.結(jié)構(gòu)獨(dú)特。波紋形排氣管在現(xiàn)有市場(chǎng)上仍屬空白。 2.節(jié)能效果得到提高。經(jīng)過改進(jìn)后的排氣管相比同等條件下的普通管實(shí)測(cè)燃油消耗率會(huì)下降17g/kw?h，節(jié)油率為5.15%。據(jù)此預(yù)計(jì)，若該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)上，節(jié)油率可達(dá)5%以上。 3.發(fā)動(dòng)機(jī)減排效果明顯。通過對(duì)波紋排氣管的波紋間隔和波紋數(shù)量的特殊設(shè)計(jì)，排氣管會(huì)產(chǎn)生一個(gè)平均排氣反力，就將廢氣壓入汽缸中再次燃燒，從而降低廢氣的排放量，提高能源利用率。 4.科學(xué)性較高。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了AVL BOOST軟件來建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析，可以準(zhǔn)確地反映實(shí)驗(yàn)原理和模擬實(shí)驗(yàn)過程。 上述的前三個(gè)優(yōu)點(diǎn)都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和廢氣排放量大幅度地降低，節(jié)能與環(huán)保一舉兩得，這符合創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的要求。第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)則可以從一定程度上反映該實(shí)驗(yàn)的可操作性和科學(xué)性。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 實(shí)現(xiàn)能源最大利用化已成為當(dāng)今能源科學(xué)急需解決的問題之一，這就意味著節(jié)能車已成為中國(guó)汽車技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。而排氣管作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不可或缺的組件，它起著至關(guān)重要的作用。 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，適當(dāng)?shù)母淖兣艢夤艿拈L(zhǎng)度、內(nèi)徑外部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，合理的利用排氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，便可使排氣合理受阻，從而減少廢氣的排出。運(yùn)用軟件可建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能計(jì)算，以達(dá)到節(jié)能的目的。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 運(yùn)用AVL BOOST軟件建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析，可確定發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的最佳長(zhǎng)度、內(nèi)徑和曲率，然后設(shè)計(jì)出一種新型的波紋形排氣管，從而可以更有效地起到阻礙氣流的作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)在功率、扭矩幾乎不變時(shí)，大大降低燃油消耗率。這不僅可使汽缸內(nèi)的混合氣體充分燃燒，還很大程度上降低了廢氣排放量，大大減少了對(duì)空氣的污染，此所謂環(huán)保與節(jié)能一舉兩得。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管節(jié)油研究是對(duì)今后內(nèi)燃機(jī)工業(yè)發(fā)展的重要支持，具有深遠(yuǎn)影響，并會(huì)為我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)做出一定貢獻(xiàn)。這種技術(shù)若在機(jī)動(dòng)車輛上普及，將會(huì)為機(jī)動(dòng)車用戶有效減少一大部分開支，刺激潛在消費(fèi)者以提高市場(chǎng)需求，為國(guó)家GDP的有效增長(zhǎng)推進(jìn)一步，為世界的能源節(jié)約貢獻(xiàn)一份力量。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管長(zhǎng)度及形狀直接影響到汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和實(shí)用性。我們運(yùn)用BOOST軟件建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析，確定了發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的最佳長(zhǎng)度、內(nèi)徑和曲率，然后設(shè)計(jì)出一種新型的波紋形排氣管，可以有效地起到阻礙氣流的作用。這種排氣管有以下突出優(yōu)點(diǎn)： 1.結(jié)構(gòu)獨(dú)特。波紋形排氣管在現(xiàn)有市場(chǎng)上仍屬空白，它具有一定波紋間隔、波紋數(shù)量、波紋內(nèi)徑。 2.節(jié)能效果。經(jīng)過改進(jìn)后的排氣管提高了燃料的利用率，相比同等條件下的普通管實(shí)測(cè)燃油消耗率會(huì)下降17g/kw?h，節(jié)油率為5.15%。 3.減排效果明顯。通過對(duì)波紋排氣管的波紋間隔和波紋數(shù)量的特殊設(shè)計(jì)，排氣管會(huì)產(chǎn)生一個(gè)平均排氣反力，就將廢氣壓入氣缸中再次燃燒，從而降低廢氣的排放量。 4.科學(xué)性較高。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了AVL BOOST軟件來建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析，可以準(zhǔn)確地反映實(shí)驗(yàn)原理和模擬實(shí)驗(yàn)過程。 上述的前三點(diǎn)都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和廢氣排放大幅度降低，節(jié)能與環(huán)保一舉兩得，這符合創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的要求。第四點(diǎn)則可以從一定程度上反映該實(shí)驗(yàn)的可操作性和科學(xué)性。
獲獎(jiǎng)情況
- 在2010年燕山大學(xué)“大學(xué)生課外科研立項(xiàng)”中獲得立項(xiàng)資格，并在下半年的第十五屆“世紀(jì)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲特等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1] 金海軍，王群京，張志勇.等. 壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置排氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J]. FLUID MACHINERY，2009，（2）：28-31. [2] 陳貴卿. 新型止回閥在往復(fù)式壓縮機(jī)排氣管路上的應(yīng)用[J].機(jī)械工程，2008，（9）：49. [3] 周興求，葉代啟.環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)——大氣污染控制設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. [4] 楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué) [M ].北京:高等教育出版社, 1998. [5] 苗全生，彭北京. 等.基于AVL—BOOST 的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)化[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào).2009,21(2): 31-33. [6] 毛華永,李國(guó)祥,王偉,等.車用燃油加熱器燃燒性能的試驗(yàn)研究 [J].汽車工程, 2006, 28 (12) : 1136 - 1138. [7] 丁維新，彭北京. 等. 應(yīng)用AVL BOOST軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].設(shè)計(jì)?研究.2008,(09): 43. [8] 夏奇松，蘇偉. 基于進(jìn)氣相位及進(jìn)排氣管的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能優(yōu)化設(shè)計(jì) [J]. 小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2006，2(1): 28-30.
同類課題研究水平概述
- 目前，我國(guó)政府高度重視節(jié)能與新能源汽車的研究和發(fā)展，在科技部的積極倡導(dǎo)與支持下，2008年奧運(yùn)會(huì)有500輛自主研發(fā)的節(jié)能與新能源汽車投入運(yùn)行，取得了良好的示范效果。我國(guó)已基本形成混合動(dòng)力、純電動(dòng)和燃料電池三類新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)和產(chǎn)學(xué)研合作研發(fā)體系，以及新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架和測(cè)試評(píng)價(jià)能力?，F(xiàn)有34家企業(yè)的91個(gè)整車產(chǎn)品（包括客車底盤）被批準(zhǔn)列入《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》，實(shí)現(xiàn)了小批量的整車生產(chǎn)能力和局部區(qū)域的商業(yè)化示范運(yùn)行，累計(jì)投入運(yùn)營(yíng)車輛超過500臺(tái)，運(yùn)營(yíng)里程超過1500萬公里。由此看來，節(jié)能車的發(fā)展肯定是將來汽車發(fā)展的趨勢(shì)。 REMUS，目前歐洲最著名，且最具規(guī)模的排氣管專業(yè)制造廠，它的工程師們雖然已成功的研制出排氣順暢的排氣管，使得排氣時(shí)的回壓得以減低35%至85%，而提升3%到5%不等的馬力，同時(shí)將嘈雜的高分貝排氣聲轉(zhuǎn)換成REMUS獨(dú)有的低沉聲浪。但是，在排氣管的內(nèi)部構(gòu)造方面沒有做出太大的改進(jìn)，而且也沒有有效的利用廢氣。有人曾研究過EQ6100 汽油機(jī)進(jìn)、排氣管結(jié)構(gòu)和與配氣相位間的匹配對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，從提高充氣效率和減少排氣干擾的角度出發(fā)，提出了進(jìn)、排氣管結(jié)構(gòu)改進(jìn)和與配氣相位匹配的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。改進(jìn)設(shè)計(jì)后，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能得到了明顯地改善。除此之外，還有對(duì)排氣管內(nèi)氣流、管徑、插入深度和出口長(zhǎng)度等各個(gè)方面的分析。 而現(xiàn)在為提高大學(xué)生們創(chuàng)新實(shí)踐的能力，會(huì)在本科生以上舉行各種節(jié)能車比賽。一般來講，大家設(shè)計(jì)節(jié)能車參加比賽時(shí)都是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而來，而將重心放在電路設(shè)計(jì)，外形設(shè)計(jì)和整車綜合性能上，往往忽略了這一點(diǎn)。但是，排氣管作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不可或缺的組件，起著至關(guān)重要的作用。它的長(zhǎng)度及形狀直接影響到汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和實(shí)用性，所以我們對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)化研究與分析。
